ゼーベックの正確な測定 – 科学技術における重要性

ゼーベック効果ゼーベック効果 は、熱を電気エネルギーに直接変換することができる。この効果を経済的に利用するためには、材料内の所定の温度差が可能な限り高い電圧を発生させる材料が必要である。このような材料の開発については、数年前から集中的に研究が進められている。このような材料では、測定結果の高い信頼性と再現性が不可欠である。信頼性の高い測定結果は、熱力学的プロセスを理解するための基礎でもある。

エネルギー変換の効率は、いわゆる熱電変換効率に基づいて評価される。 に基づく。.この計算は、ゼーベック係数(S in[V / K] )、電気伝導率(Sigma in[S / m] )、平均絶対温度(T in [K])、熱伝導率(Lambda in[W / (m · K)] )に基づいている。

測定方法が生み出す値には、常にある程度の不確かさがつきまといます。
ZTの計算には、前述の3つの熱電パラメータの測定が必要です。
個々の測定法の不確かさが掛け合わされ、実際の値から大きく乖離した結果が導き出されます。

リンゼイは LZTメーターまたは LSR-3/4装置プラットフォームを提供します。統合されたソフトウェアは歪みの影響を補正し、個々の材料値に加えてZT値を直接提供します。ゼーベック係数はこの値の計算に二乗で含まれるため、リンゼスはこの測定の精度を特に重視しています。

ゼーベック係数測定における誤差の原因

ゼーベック係数の測定には、片面加熱された試料の2つの接点間の温度差を測定するために2つの熱電対が使用される。 電圧差は、熱電対の2本の同極線の間で測定される。 測定値から電圧-温度曲線が得られる。 ゼーベック係数はこの曲線の傾きである。

測定の干渉として、熱電対のワイヤーがそれぞれゼーベック係数を持つことを考慮しなければならない。 さらに、0 Kの温度差では、ゼロでない電圧差が生じることが多く、デバイス固有のオフセット電圧として考慮しなければならない。 これらの物理的な影響は、測定プロセスを複雑にしています。 lensis LSRプラットフォームは、これらの要因を考慮して慎重に開発されたため、メーターは高い再現性と精度を提供します。

ゼーベック係数の測定におけるさらなる不正確さ

  • 温度-電圧曲線の直線性偏差が大きい、
  • 使用されている熱電対のメンテナンス不足
    および
  • 熱電対と試料の接触不良(電気的)。

最適な温度差を選択することで、温度-電圧曲線の高い直線性偏差を避けることができる。

熱電対は定期的に校正しなければならない。 汚染、サンプルとの化学反応による損傷、摩耗が激しい場合は、熱電対を交換する必要があります。

熱電対と試料の接触圧力は十分に高くなければならないが、試料の変形につながらないようにしなければならない。

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