Seebeck etkisi, ısının doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülmesini sağlar. Bu etkiyi ekonomik olarak kullanabilmek için, malzemedeki belirli bir sıcaklık farkının mümkün olan en yüksek elektrik voltajını ürettiği malzemelere ihtiyaç vardır. Araştırmacılar birkaç yıldır bu tür malzemelerin geliştirilmesi üzerinde yoğun bir şekilde çalışmaktadır. Bu malzemelerde ölçüm sonuçlarının yüksek güvenilirliği ve tekrarlanabilirliği esastır. Güvenilir ölçüm değerleri, termodinamik süreçlerin anlaşılması için de temel oluşturur.
Enerji dönüşümünün verimliliği termoelektrik liyakat değeri (ZT) temelinde değerlendirilir. Seebeck katsayısı (S [V/K] cinsinden), elektrik iletkenliği (Sigma [S/m] cinsinden), ortalama mutlak sıcaklık (T [K] cinsinden) ve termal iletkenlik (Lambda [W/(m*K)] cinsinden) bu boyutsuz değerin hesaplanmasına dahil edilir.
Bir ölçüm yöntemi tarafından üretilen değerler her zaman belirli bir belirsizliğe tabidir. ZT’nin hesaplanması, bahsedilen üç termoelektrik parametrenin ölçülmesini gerektirir. Her bir yöntemin ölçüm belirsizlikleri çarpılır ve gerçek değerden önemli ölçüde sapabilen bir sonuca yol açar.
LZT-Meter veya LSR-3/4 (LSR L31) ile Linseis, bireysel değişkenleri aynı anda kaydeden bir cihaz platformu sunar. Entegre yazılım, tahrif edici etkileri düzeltir ve bireysel malzeme değerlerine ek olarak ZT değerini sağlar. Seebeck katsayısı, bu değerin hesaplanmasında kare ile birlikte dahil edildiğinden, Linseis bu ölçümün doğruluğuna özel önem vermektedir.
Seebeck katsayısını ölçerken hata kaynakları
Seebeck katsayısını ölçmek için, bir tarafı ısıtılan bir numunenin iki temas noktası arasındaki sıcaklık farkını belirlemek üzere iki termokupl kullanılır. Gerilim farkı, termokuplların aynı polariteye sahip iki teli arasında ölçülür. Ölçülen değerler bir voltaj-sıcaklık eğrisi ile sonuçlanır. Seebeck katsayısı bu eğrinin eğimidir.
Termokupllardaki tellerin kendi Seebeck katsayılarına sahip olması, ölçüm için girişim etkileri olarak dikkate alınmalıdır. Ayrıca,
Linseis LSR platformunun geliştirilmesi sırasında bu etkileyen faktörler dikkatlice dikkate alındığından, ölçüm cihazları yüksek düzeyde tekrarlanabilirlik ve doğruluk ile değerler sunar.
Seebeck katsayısının ölçümündeki diğer yanlışlıklar şunlardan kaynaklanır
- sıcaklık-voltaj eğrisinde yüksek doğrusallık sapmaları,
- kullanılan termokuplların bakım eksikliği
ve - termokupllar ve numune arasında zayıf (elektriksel) temas
Optimum sıcaklık farkı seçilerek sıcaklık-gerilim eğrisinin yüksek doğrusallık sapmaları önlenebilir.
Termokupllar düzenli olarak kalibre edilmelidir. Termokupllar, kirlenme, numune ile kimyasal reaksiyonlardan kaynaklanan hasar ve ağır aşınma durumunda değiştirilmelidir.
Termokupl ile numune arasındaki temas basıncı yeterince yüksek olmalı, ancak numunenin deformasyonuna yol açmamalıdır.
