高稳定W阻挡层的NbFeSb基半赫斯勒温差发电器件

文档名：高稳定W阻挡层的NbFeSb基半赫斯勒温差发电器件
摘要：半赫斯勒材料是兼具高性能和高稳定性的中高温热电材料,在深空探测等领域具有重要应用前景.开发了适用于p型Nb0.86Hf0.14FeSb的阻挡层W.通过1073～1173K的真空等温老化实验,研究了Nb0.86Hf0.14FeSb/W界面的扩散反应行为和电输运性能.扫描电镜能谱分析发现界面发生了扩散反应并生成Fe-W反应层,反应层厚度与老化时间呈抛物线关系,表现为扩散控制过程,扩散激活能为211.1kJ/mol.界面电阻率测试结果显示老化前后界面电阻率均小于1μΩ·cm2.基于有限元仿真计算结果,制备了以W为阻挡层的NbFeSb基温差发电器件.在温差为744K时,器件的最大转换效率达9.5％,最大输出功率密度达2.27W/cm2.

Abstract：Half-Heuslersarethepromotedmedium-hightemperaturethermoelectric(TE)materialswhichhavegreatpotentialoftheapplicationindeepspaceexploration,basedontheirhighTEper-formanceandhighreliability.Tungsten(W)wasdevelopedasthediffusionbarrierlayerforp-typeNb0.86Hf0.14FeSbmaterial.Thediffusion/reactionbehaviorandelectrictransportperformanceofNb0.86Hf0.14FeSb/Winterfacewerestudiedundertemperaturesof1073～1173Kinvacuum.TheFe-Wreactionlayerwasfoundattheinterface.ThethicknessofNb0.86Hf0.14FeSb/Winterfacewithtimefol-lowedtheparabolicrule,indicatingthatthereactivediffusionbehaviorofNb0.86Hf0.14FeSb/Winter-facewasadiffusion-controlledprocess.Thediffusionactivationenergywasdeterminedas211.1kJ/mol.TheinterfaceresistivityofNb0.86Hf0.14FeSb/Wwaslowerthan1μΩ·cm2beforeandafteraging.Basedontheoptimizationresult,theNbFeSb-basedTEdevicewasfabricated.Themaximumconver-sionefficiencyof9.5％andtheoutputpowerdensityof2.27W/cm2wererealizedundertemperaturedifferenceof744K.

作者：王雷   宋庆峰   廖锦城   柏胜强   陈立东 Author：WANGLei   SONGQingfeng   LIAOJincheng   BAIShengqiang   CHENLidong
作者单位：中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海200050;中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京100049中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,上海200050
刊名：电源技术 ISTICPKU
Journal：ChineseJournalofPowerSources
年，卷(期)：2024, 48(3)
分类号：TM913
关键词：温差发电器件  半赫斯勒  界面扩散阻挡层  NbFeSb  
Keywords：thermoelectricdevice  half-Heusler  interfacialdiffusionbarrierlayer  NbFeSb  
机标分类号：TG174.4TG454P575.2
在线出版日期：2024年5月15日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金高稳定W阻挡层的NbFeSb基半赫斯勒温差发电器件[
期刊论文]  电源技术--2024, 48(3)王雷  宋庆峰  廖锦城  柏胜强  陈立东半赫斯勒材料是兼具高性能和高稳定性的中高温热电材料,在深空探测等领域具有重要应用前景.开发了适用于p型Nb0.86Hf0.14FeSb的阻挡层W.通过1073～1173K的真空等温老化实验,研究了Nb0.86Hf0.14FeSb/W界面的扩散反应行为...参考文献和引证文献
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引证文献
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2024-12-14 13:19 上传 高稳定W阻挡层的NbFeSb基半赫斯勒温差发电器件.pdf

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