YSZ添加對摻鑭鈦酸鍶塊材熱電性質之影響

Translated title of the thesis: Effects of YSZ addition on thermoelectric properties of La-doped strontium titanate bulks
  • 李 晨

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

新能源的開發及節能減碳,例如:燃料電池、生質酒精、太陽能及能源轉換等,已經成為現今人類發展的重要議題。熱電材料即為一受到期待的能源轉換方式的材料,熱電材料在溫差發電及熱電致冷方面都具有廣泛的應用價值,其中陶瓷熱電材料具有成本低廉、無毒、無污染等之優點,是深受期待的材料。陶瓷材料中之鈦酸鍶是?能性非常多元的材料,具有介電常數高、介電損耗低、熱穩定性好等之優點,是被期待的熱電材料之一。 稀土元素的摻雜為提升鈦酸鍶熱電性質的方式之一,其中以鑭摻雜之鈦酸鍶在前人的研究中具有最佳熱電性質,但現今的研究成果仍無法將其應用於實際熱電產品中。為提升摻鑭鈦酸鍶塊材之熱電性質,本研究選用奈米級YSZ添加物作為聲子散射源以降低塊材的熱傳導率。 摻鑭鈦酸鍶粉體是以有機前導物法合成,粉體經混合、成形後,於氬氫還原氣氛(Ar-5%H2)中以1400 ℃燒結4小時形成塊材。塊材之結晶相及微觀組織是分別以XRD及SEM分析,熱電性質之量測範圍為298 - 673 K。 研究結果顯示,YSZ添加量小於3 wt %有助於提升塊材之相對密度、導電率及power factor值,當YSZ添加量為≧3 wt %時,塊材之相對密度、導電率及power factor值皆開始降低。此外,YSZ添加對於塊材之Seebeck係數並無顯著影響,且於量測溫度區間塊材皆維持n型半導體之特性,所有添加YSZ之樣品中,以2 wt % YSZ添加量之試樣具有最佳之power factor值,在673 K時power factor值為0 71 mW/m-K2。 熱傳導率量測結果顯示,在各組添加YSZ的試樣中,隨YSZ添加量之增加,塊材之熱傳導率減少,顯示YSZ的添加足以對於聲子熱傳導造成影響。未添加YSZ之試樣因密度最低孔隙率最大而呈現最低之熱導率值。 綜合各項熱電性質後計算試樣之ZT值,結果顯示,2 wt % YSZ添加量之試樣在673 K時具有最高之ZT值,0 1。
Date of Award2016 Aug 29
Original languageChinese
SupervisorChii-Shyang Hwang (Supervisor)

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YSZ添加對摻鑭鈦酸鍶塊材熱電性質之影響
晨, 李. (Author). 2016 Aug 29

Student thesis: Master's Thesis