O efeito Seebeck permite a conversão direta de calor em energia eléctrica. Para utilizar este efeito de forma económica, são necessários materiais em que uma determinada diferença de temperatura no material gere a maior tensão eléctrica possível. Há vários anos que os investigadores trabalham intensamente no desenvolvimento de tais materiais. A elevada fiabilidade e repetibilidade dos resultados de medição nestes materiais são essenciais. Os valores medidos fiáveis são também a base para a compreensão dos processos termodinâmicos.
A eficiência da conversão de energia é avaliada com base na chamada figura de mérito termoelétrico (ZT). O coeficiente de Seebeck (S em [V/K]), a condutividade eléctrica (Sigma em [S/m), a temperatura média absoluta (T em [K]) e a condutividade térmica (Lambda em [W/(m*K)]) estão incluídos no cálculo deste valor de mérito sem dimensão.
Os valores produzidos por um método de medição estão sempre sujeitos a uma certa incerteza. O cálculo do ZT requer a medição dos três parâmetros termoeléctricos mencionados. As incertezas de medição dos métodos individuais são multiplicadas e conduzem a um resultado que se pode desviar significativamente do valor real.
Com o LZT-Meter ou o LSR-3/4 (LSR L31), a Linseis oferece uma plataforma de dispositivos que regista as variáveis individuais simultaneamente. O software integrado corrige as influências falsificadoras e fornece o valor ZT para além dos valores individuais do material. Uma vez que o coeficiente Seebeck é incluído com o quadrado no cálculo deste valor, a Linseis atribui particular importância à exatidão desta medição.
Fontes de erro na medição do coeficiente de Seebeck
Para medir o coeficiente de Seebeck, são utilizados dois termopares para determinar a diferença de temperatura entre dois pontos de contacto de uma amostra aquecida de um lado. A diferença de tensão é medida entre dois fios dos termopares com a mesma polaridade. Os valores medidos resultam numa curva tensão-temperatura. O coeficiente de Seebeck é o declive desta curva.
O facto de os fios dos termopares terem o seu próprio coeficiente Seebeck deve ser tido em conta como influência de interferência na medição. Além disso, a uma diferença de temperatura de 0 K, ocorre frequentemente uma diferença de tensão diferente de zero, que deve ser tida em conta como uma tensão de desvio específica do dispositivo. Estas influências físicas tornam o processo de medição complicado.
Como estes factores de influência foram cuidadosamente tidos em conta durante o desenvolvimento da plataforma Linseis LSR, os dispositivos de medição fornecem valores com um elevado nível de repetibilidade e precisão.
Outras imprecisões na medição do coeficiente de Seebeck resultam de
- desvios elevados de linearidade da curva temperatura-tensão,
- falta de manutenção dos termopares utilizados
e - mau contacto (elétrico) entre os termopares e a amostra
Os desvios de linearidade elevados da curva temperatura-tensão podem ser evitados selecionando a diferença de temperatura ideal.
Os termopares devem ser calibrados regularmente. Os termopares devem ser substituídos em caso de contaminação, danos devidos a reacções químicas com a amostra e desgaste acentuado.
A pressão de contacto entre o termopar e a amostra deve ser suficientemente elevada, mas não deve levar à deformação da amostra.
