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Medir con precisión Seebeck

La importancia del efecto Seebeck en la ciencia y la tecnología.

El efecto Seebeck permite la conversión directa de calor en energía eléctrica. Para un uso económico de este efecto, se necesitan materiales en los que una determinada diferencia de temperatura en el material genere el voltaje eléctrico más alto posible. La investigación ha estado trabajando intensamente en el desarrollo de dichos materiales durante varios años. La alta confiabilidad y reproducibilidad de los resultados de medición en estos materiales son indispensables. Las lecturas confiables son también la base para comprender los procesos termodinámicos.

La evaluación de la eficiencia de la conversión de energía se basa en la denominada figura termoeléctrica de mérito ZT. Este cálculo se basa en el coeficiente de Seebeck (S en [V / K]), la conductividad eléctrica (Sigma en [S / m], la temperatura media absoluta (T en [K]) y la conductividad térmica (Lambda en [W / (m * K)]).

Los valores que produce un método de medición siempre están sujetos a un cierto grado de incertidumbre. El cálculo de ZT requiere la medición de los tres parámetros termoeléctricos mencionados. Las incertidumbres de medición de los métodos individuales se multiplican y conducen a un resultado que puede desviarse considerablemente del valor real.

Linseis ofrece con el LZT-Meter o el LSR-3/4 una plataforma de dispositivo, que registra las cantidades individuales simultáneamente. El software integrado corrige las influencias distorsionantes y, además de los valores de material individuales, proporciona directamente el valor de ZT. Dado que el coeficiente de Seebeck se incluye en el cálculo de este valor con el cuadrado, Linseis otorga particular importancia a la precisión de esta medición.

Fuentes de error en la medición del coeficiente de Seebeck.

Para la medición del coeficiente de Seebeck, se usan dos termopares para determinar la diferencia de temperatura entre dos puntos de contacto de una muestra calentada de un lado. La diferencia de voltaje se mide entre dos cables homopolares de los termopares. Los valores medidos dan una curva de tensión-temperatura. El coeficiente de Seebeck es la pendiente de esta curva.

Como interferencia para la medición se debe tener en cuenta que los cables en los termopares tienen su propio coeficiente de Seebeck. Además, a una diferencia de temperatura de 0 K, a menudo se produce una diferencia de voltaje que no es cero, que se debe tener en cuenta como un voltaje de compensación específico del dispositivo. Estas influencias físicas complican el proceso de medición. Como la plataforma de la LSR de lensis fue desarrollada cuidadosamente para tomar en cuenta estos factores, los medidores brindan alta repetibilidad y precisión.

Más inexactitudes en la medición del resultado del coeficiente de Seebeck

  • altas desviaciones de linealidad de la curva de temperatura-voltaje,
  • Falta de mantenimiento de los termopares utilizados.
    y
  • Mal contacto (eléctrico) entre los termopares y la muestra.

Se pueden evitar las altas desviaciones de la linealidad de la curva de temperatura-voltaje eligiendo la diferencia de temperatura óptima.

Los termopares deben calibrarse regularmente. En caso de contaminación, daños debidos a reacciones químicas con la muestra y desgaste intenso, los termopares deben ser reemplazados.

La muestra de termopar de presión de contacto debe ser suficientemente alta, pero no debe provocar deformaciones de la muestra.