DE1130022B - Thermoelektrische Einrichtung - Google Patents
Thermoelektrische EinrichtungInfo
- Publication number
- DE1130022B DE1130022B DENDAT1130022D DE1130022DA DE1130022B DE 1130022 B DE1130022 B DE 1130022B DE NDAT1130022 D DENDAT1130022 D DE NDAT1130022D DE 1130022D A DE1130022D A DE 1130022DA DE 1130022 B DE1130022 B DE 1130022B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thermoelectric device
- thermoelectric
- formula
- leg
- lead
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052773 Promethium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N promethium atom Chemical compound [Pm] VQMWBBYLQSCNPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical class [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005900 GeTe Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ARWMTMANOCYRLU-UHFFFAOYSA-N [Ca].[La] Chemical compound [Ca].[La] ARWMTMANOCYRLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFLAMWCKUFHSAZ-UHFFFAOYSA-N niobium dioxide Inorganic materials O=[Nb]=O HFLAMWCKUFHSAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- -1 titanate compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/855—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
- C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Thermoelemente und auf aus ihnen hergestellte thermoelektrische Anordnungen.
,
Es wird angestrebt, thermoelektrische Anordnungen herzustellen
1. zur Kälteerzeugung, wobei ein elektrischer Strom die Anordnung durchfließt, und
2. zur Erzeugung elektrischer Leistung, wobei eine Heizquelle auf die eine Kontaktstelle der Schenkel
der Anordnung einwirkt, die dadurch auf eine höhere Temperatur gebracht wird; die andere
Lötstelle wird dabei auf einer niederen Temperatur gehalten.
Bei Einrichtungen für Kühlzwecke ist eine Kontaktstelle der thermoelektrischen Anordnung in einer
wärmeisolierten Kammer angeordnet; der elektrische Strom durchfließt die Kontaktstelle in einer solchen
Richtung, daß die Kontaktstelle in dem Kühlschrank kälter wird. Die andere Kontaktstelle der thermoelektrischen
Anordnung ist außerhalb des Kühlschrankes angebracht und gibt die Wärme an ein wärmeleitendes Mittel wie Luft, Kühlwasser od. ä. ab.
Wenn die Wärme einer der Kontaktstellen der thermoelektrischen Anordnung zugeführt wird und
die andere gekühlt wird, entsteht eine elektrische Spannung proportional der Thermokraft der angewandten
Thermoelemente und der Temperaturdifferenz zwischen den Lötstellen. Demgemäß ist es
erwünscht, daß die Thermoelemente aus solchen Stoffen hergestellt sind, die — unter sonst gleichen
Bedingungen — die höchste Spannung bei der Temperaturdifferenz
zwischen der heißen und kalten Lötstelle ergeben.
Sowohl der elektrische Widerstand des Thermoelementes als auch die Wärmeleitfähigkeit sollten so
niedrig wie möglich sein, um die elektrischen und thermischen Verluste klein zu halten.
Thermoelektrische Anordnungen können bezüglich ihrer Brauchbarkeit objektiv beurteilt werden; eine
Zahl, die ihre relative Wirksamkeit angibt, die Effektivität, kann aus den Versuchsdaten errechnet werden.
Die mit Z bezeichnete Effektivität ist definiert durch:
Thermoelektrische Einrichtung
Anmelder:
Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. P. Ohrt, Patentanwalt,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Juni 1959 (Nr. 819 308)
V. St. v. Amerika vom 10. Juni 1959 (Nr. 819 308)
William D. Johnston, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
die Güteziffer ist, desto wirksamer ist die thermoelektrische Anordnung bei der Umwandlung von
Wärme in elektrische Energie. Die Güteziffer, mit M bezeichnet, kann für ein Thermoelement wie folgt
definiert werden:
M- T'^ ■
■IVi -— ~ )
4 Kp
dabei ist T die absolute Temperatur; die anderen
Buchstaben haben die Bedeutung, wie oben angegeben. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine
thermoelektrische Einrichtung mit wenigstens einem Paar von Thermoelementschenkeln. Nach der Erfindung
besteht der η-leitende Schenkel aus einem Material der Formel
Z.
K-p
4S
Dabei ist <x die Thermokraft (Volt/Grad), ρ der
spezifische elektrische Widerstand (Ohm · cm), und K ist die Wärmeleitfähigkeit (Watt/cm Grad) des
Thermoelementschenkels.
Uni den relativen Wert eines gegebenen thermoelektrischen
Stoffes anzugeben, wird in einigen Fällen ein anderer Wert, die Güteziffer M, benutzt. Je höher
und der andere Schenkel des Thermoelementes aus einem p-leitenden Glied; beide sind auf je einer Seite
miteinander elektrisch verbunden, wobei A wenigstens eines der Elemente Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym,
Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium,
Thulium, Ytterbium oder Lutecium (Cassiopeium), mit einer dreifach positiven Wertigkeit, und B
wenigstens eines der Elemente Kalzium, Strontium, Blei oder Barium, mit einer zweifach positiven Wertigkeit,
darstellt.
209 601/110
: "■ ■;.· : V \ 3 . ■ ■ ■ 4
Es ist bereits bekannt, Cer oder Elemente der DieTitanatverbindungenmitperowskitischerKristall-
Cergruppe (seltene Erden) als Legierungsbestandteile struktur nach der Erfindung haben die allgemeine
bei metallischen Thermoelementen zu verwenden; Formel
auch Blei, Niobium und Titandioxyd sind schon als AzB1-ZTiO3.
Bestandteile von !Thermoelementschenkeln yorge- 5 ■■.*....
schlagen worden. Gegenüber diesem und dem übrigen Dabei bedeutet A wenigstens ein Element aus der
Stand der Technik ergeben die gemäß der Erfindung Gruppe Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym,
für den η-leitenden Schenkel verwendeten Materialien Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium,
besonders günstige thermoelektrische Eigenschaften. Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium,
Der Wert von χ kann zwischen 0,001 und 0,2 io Ytterbium und Lutecium (Cassiopeium), jedes hat
bemessen sein. Insbesondere kann der Wert von χ dabei in der Verbindung eine dreifach positive Wertig-
zwischen 0,05 und 0,15 bemessen sein. Der η-leitende keit. B bedeutet wenigstens ein Element der Gruppe
Schenkel kann aus einem Material der Formel Kalzium, Strontium, Blei oder Barium; das Element B
■ ■·-■· TaR TiO ^at m der Verbindung eine zweifach positive Wertig-
x 1^ 3 15 keit. χ hat einen Wert im Bereich von 0,001 bis 0,2.
bestehen, wobei: Buwenigstens eines der Elemente Wenn die Wertigkeit des Elementes A anders als
Kalzium, Strontium, Blei oder Barium, mit einer dreifach positiv ist, dann sind die Verbindungen nicht
zweifach positiven Wertigkeit, darstellt. besonders befriedigende thermoelektrische Stoffe. Be-
Andere Gegenstände ergeben sich teilweise un- sonders befriedigende Verbindungen wurden dann
mittelbar, teilweise werden sie im folgenden noch 20 hergestellt, wenn χ im Bereich von 0,05 bis 0,15 liegt,
beschrieben. :;ii i1 ■ Mit diesem letzteren Bereich von χ wird eine besonders
Zum besseren Verständnis des Wesens und der befriedigende Titanatverbindung erhalten, wenn A Lan-
Gegenstände der Erfindung wird auf die nachfolgende than und B Barium ist. Dann hat die Verbindung die
Beschreibung und -auf die Zeichnungen verwiesen; Formel·
dabei enthält · 25 ; . ■ ;;. ;. La3JBa1-^TiO3,
Fig. 1 graphische Darstellungen, in denen ver- ·
schiedene Eigenschaften eines thermoelektrischen wobei χ von 0,05 bis 0,15 laufen kann.
Stoffes gegen die Temperatur aufgetragen sind; · Allgemein kann ein perowskitischer thermoelek-
Fig. 2 ist eine schernatische Ansicht (teilweise im irischer Stoff als Gegenstand dieser Erfindung, mit der
Schnitt) einer Einrichtung für einen thermoelektrischen 30 Formel
Generator. ■:: AzB1
Generator. ■:: AzB1
Die Erfindung ist auf die Herstellung und den Gebrauch gewisser perowskitischer Titanatverbmdungen wobei A, B und χ die oben beschriebene Bedeutung
als Thermoelementschenkel in thermoelektrischen haben, aus bestimmten Oxyden, Titanaten und
Geräten und im besonderen als η-leitende Schenkel in 35 Karbonaten nach einer der folgenden Gleichungen
thermoelektrischen Generatoren gerichtet. hergestellt werden:
-A2O3 + - Ti2O3+ (1-X)BTiQ, >■ AxB1-Z TiO3 (I)
2 2 ,
/^ATiO3 + (1-X)BTiO3 —^ AsB1-ZTiO3 (II)
xTi.Q2 + — A2O3 + (1-X)BTiO3 -^V AxB1-ZTiO3+ -H2O (III)
2 ■ ■ 2 ".■■■■
iA2Ti2O7 + (1-X)BTiO3 -i^-^ AzB1^zTiO3 + -H2O (IV)
2 < ' 2
TiO2+ -A2O3 +(1-X)BCO3 i^-v A21B1-ZTiO3 + -H2O+ (1-X)CO2 (V)
Dabei haben A, \B-und χ die obengenannten Be- und mehr zu Blöckchen verpreßt. Diese Blöckchen
deutungen. . ■: werden dann in einen Ofen gepackt und bei einer
Im allgemeinen ist ein Herstellungsprozeß nach den 55 Temperatur von 1350 bis 1600° C in einer inerten
Gleichungen (I) oder, (II) den Verfahren nach den oder reduzierenden Atmosphäre 15 Minuten bis
Gleichungen (III), (IV) oder (V) vorzuziehen. 8 Stunden lang erhitzt. Sehr befriedigende Ergebnisse
; Wenn die perowskitischen Titanate entweder nach wurden erzielt, wenn die Blöckchen 15 Minuten lang
Gleichung (I) oder (H) hergestellt werden, so wird bei 15000C in einer Argonatmosphäre erhitzt wurden;
folgendes Verfahren empfohlen. 60 oder bei 1450°C 8 Stunden lang in einem Argonstrom.
Die Ausgangsstoffe, die in der Form von feinen Jedoch sind in letzterem Falle die Blöckchen bevor-
Pulvern vorliegen, werden in Mengen abgewogen, die zugt in einem Graphitgefäß angeordnet, um Oxydation
dem Betrag des erwünschten endgültigen Produktes zu verhindern, wenn das Gefäß an Luft ist.
entsprechen. Die Pulver werden dann in einem Im allgemeinen wird bei der Herstellung von
geeigneten Mischer 'bis zur völligen Gleichmäßigkeit 65 perowskitischen Titanatverbmdungen nach der Er-
gemischt, beispielsweise in einer Kugelmühle. Die fein findung entweder nach Gleichung (I) oder nach (II)
unterteilte homogene Mischung wird dann unter eine Argon- oder Heliumatmosphäre vorgezogen,
einem Druck von 10 bis 100 Psi (etwa 0,7 bis 7 atm) Wenn die Verbindung nach den Gleichungen (III),
(IV) oder (V) hergestellt wird, wird eine Wasserstoffatmosphäre vorgezogen. In beiden Fällen werden
gesinterte Pillen mit perowskitischer Kristallstruktur hergestellt.
Das nachstehende Beispiel ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.
■ . .
Beispiel 1
Beispiel 1
16,29g La2O3, 7,19g Ti2O3 und 209,90 g BaTiO3
in der Form feiner Pulver werden iii einen Mischer gegeben und etwa 1 Stunde gemischt, um eine homogene
Mischung sicherzustellen. . ■'
Die sich dabei ergebende Mischung wird zu einer Reihe von Klötzchen mit einem Durchmesser von
1Z2ZoIl (etwa 13 mm) und einer Höhe von etwa
V2 Zoll (etwa 13 mm) bei einem Druck von etwa
75 Psi (etwa 5,25 atm) verpreßt.
Die Klötzchen werden dann in einen Ofen gepackt und bei einer Temperatur von etwa 15000C etwa
15 Minuten lang in einer Argonatmosphäre erhitzt. Die Erhitzung erfolgt durch Induktion, dabei wird
ein Graphitbehälter benutzt, um irgendwelche Spuren von Sauerstoff aus dem System zu entfernen.
Die so hergestellten Pillen haben die Formel
La Ba TiO
ΐ*'1.,0'9 3' ■■■. i
Die elektrischen und thermischen Eigenschaften der so hergestellten Pillen wurden bei Raumtemperatur
bestimmt:
ρ = spezifischer elektrischer Widerstand
ρ = spezifischer elektrischer Widerstand
= 0,008 Ohm · cm,
K = Wärmeleitfähigkeit = 0,026 Watt/cm Grad,
λ = Seebeck-Koeffizient (= differentielle Thermo-
λ = Seebeck-Koeffizient (= differentielle Thermo-
kraft) = 100,5 «V/Grad;
daraus '
daraus '
M = 0 0036 = 0 36°/
Die elektrischen und thermoelektrischen Eigenschäften
der Verbindung wurden in einem Bereich von etwa 0 bis 5000C bestimmt. Die dabei erhaltenen
Versuchsergebnisse sind in den Kurven A, B, C, D und E der Fig. 1 graphisch dargestellt.
In Kurvet ist der elektrische Widerstand/? in
Ohm · cm gegen die Temperatur aufgetragen; in Kurve B die Wärmeleitfähigkeit K in Watt/cm Grad
gegen die Temperatur; in Kurve C der Seebeck-Koeffizient
α in Mikrovolt/Grad gegen die Temperatur. Kurve D gibt die Effektivität Z über der Temperatur
an. Der Wert von Z wurde nach der oben angegebenen Gleichung bestimmt:
Ä2
Z =
Z =
K'P
^Ρ37; E f t eme g^phische Darstellung der
Guteziffer M,aufgetragen gegen die Temperatur. Der
Wert von M bei den verschiedenen Temperaturen
wurde nach der oben angegebenen Gleichung bestimmt:
4 K-ρ
In ähnlicher Weise kann Blei-Kalzium-Lanthan-Titanat hergestellt werden durch Ersatz des Barium-Titanats
von Beispiel I durch Blei-Titanat und Kaizium-Titanat,
mit einem Gesamtbetrag von 0,9 Mol von Kalzium und Blei.
In Fig. 2 ist eine thermoelektrische Anordnung dargestellt, die zur Herstellung eines elektrischen Stromes
aus Wärme geeignet ist. Eine thermisch isolierende Wand 10, die eine geeignete Öfenwand oder einen
anderen Wärmewiderstand darstellt, ist durchbohrt, um einem positiven thermoelektrischen Glied 12 wie
5 GeTe (wie es in der USA.-Patentanmeldung Serial Nr. 787 041, angemeldet am 15. 1. 1959, offenbart ist,
deren Patentinhaberin die gleiche ist wie die der vorliegenden Erfindung) und einem negativen thermoelektrischen
Glied 14 aus einem Material nach der tio Formel
den Durchgang zu gestatten. ,
Hierbei stellt A wenigstens eines der Elemente Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutecium (Cassiopeium) dar, mit einer dreifach positiven Wertigkeit, B stellt wenigstens eines der Elemente Kalzium, Strontium, Blei und Barium dar, und χ ändert sich von 0,001 bis 0,2. Eine elektrisch leitende Schiene 16 aus einem geeigneten Metall, beispielsweise Kupfer, Silber u. ä., ist mit einer Endfläche des Gliedes 12 und einer Endfläche des Gliedes 14
Hierbei stellt A wenigstens eines der Elemente Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutecium (Cassiopeium) dar, mit einer dreifach positiven Wertigkeit, B stellt wenigstens eines der Elemente Kalzium, Strontium, Blei und Barium dar, und χ ändert sich von 0,001 bis 0,2. Eine elektrisch leitende Schiene 16 aus einem geeigneten Metall, beispielsweise Kupfer, Silber u. ä., ist mit einer Endfläche des Gliedes 12 und einer Endfläche des Gliedes 14
?^ innerhalb der Kammer so verbunden, daß sich ein
guter elektrischer und thermischer Kontakt ergibt. Um guten Kontakt herzustellen, können die Endflächen
der Glieder 12 und 14 mit dünnen Metallschichten 18 und 20 überdeckt sein, beispielsweise
durch Vakuumbedampfung oder durch Ultraschall-Löten,
wodurch gute elektrische Kontakte erhalten werden. Die Metallschiene 16 kann hart oder weich
auf die Metallschichten 18 und 20 aufgelötet werden.
Die Metallschiene 16 kann mit geeigneten Rippen oder anderen oberflächenvergrößernden Mitteln (in der
Figur nicht gezeigt) versehen sein, um die Wärme von der Ofenkammer oder anderen Heizquellen, denen
sie ausgesetzt ist, wirksam dorthin zu leiten.
An dem Ende des Gliedes 12, das sich auf der anderen Seite der Wand 10 befindet, ist eine Metallplatte
oder eine Schiene 22 durch Hart- oder Weichlöten in der gleichen Art angebfacht, wie sie beim
Anbringen der Schiene 16 an der anderen Endfläche angewandt wurde. Ähnlich kann eine Metallschiene
oder -platte am anderen Ende des Gliedes 14 angebracht werden. .
Die Platten 22 und 24 können mit wärmeabführenden
Kühlfahnen oder anderen Kühlmitteln versehen sein, durch die die zufließende Wärme abgeführt wird. Die
Oberflächen der Platten 22 und 24 können auch durch sie durchströmende Flüssigkeiten, wie Wasser, gekühlt
werden. Eine elektrische Leitung 26 verbindet die Plätten22 und 24 über die Last28 = L; Ein
Schalter 30 ist in die Leitung 26 eingeschleift, um den
^ elektrischen Kreis nach Wu*sch öff*en und schließen
zu können Wejm der g^^ 3Q hlossen ist fließt
ein elektrischer Strom zwischen den pktten 12 und 14
und versorgt die Last 28 = L.
Es erscheint klar, daß eine Vielzahl von Paaren positiver und negativer Schenkel in Reihe gelegt werden müssen, um eine Vielzahl zusammenarbeitender Thermoelemente zu schaffen. In ähnlicher Weise wird eine Verbindungsstelle jedes Thermoelementes in einen Ofen gebracht oder einer Wärmequelle ausgesetzt, und die andere Verbindungsstelle wird mit Wasser oder strömender Luft oder ähnlichem gekühlt. Durch den relativen Temperaturunterschied an den Verbindungsstellen wird in den Thermoelementen eine elektrische
Es erscheint klar, daß eine Vielzahl von Paaren positiver und negativer Schenkel in Reihe gelegt werden müssen, um eine Vielzahl zusammenarbeitender Thermoelemente zu schaffen. In ähnlicher Weise wird eine Verbindungsstelle jedes Thermoelementes in einen Ofen gebracht oder einer Wärmequelle ausgesetzt, und die andere Verbindungsstelle wird mit Wasser oder strömender Luft oder ähnlichem gekühlt. Durch den relativen Temperaturunterschied an den Verbindungsstellen wird in den Thermoelementen eine elektrische
Spannung erzeugt. Durch Verbindung einer Reihe von Thermoelementen in Serie kann Gleichstrom jeder
geeigneten Spannung erzeugt werden.
Claims (6)
1. Thermoelektrische Einrichtung mit wenigstens einem Paar von Thermoelementschenkeln, dadurch
gekennzeichnet, daß der η-leitende Schenkel aus einem Material der Formel
und der andere Schenkel des Thermoelementes aus einem p-leitenden Glied besteht und beide auf je
einer Seite miteinander elektrisch verbunden sind, wobei A wenigstens eines der Elemente Yttrium,
Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium,
Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium oder Lutecium (Cassiopeium) mit einer dreifach
positiven Wertigkeit und B wenigstens eines der Elemente Kalzium, Strontium, Blei oder Barium
mit einer zweifach positiven Wertigkeit darstellt.
2. Thermoelektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß χ zwischen
0,001 und 0,2 bemessen ist.
3. Thermoelektrische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß χ zwischen
0,05 und 0,15 bemessen ist.
25
4. Thermoelektrische Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 oder 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der η-leitende Schenkel aus einem Material der Formel
besteht, wobei B wenigstens eines der Elemente Kalzium, Strontium, Blei oder Barium mit einer
zweifach positiven Wertigkeit darstellt.
5. Thermoelektrische Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der η-leitende Schenkel aus einem Material der Formel
besteht.
6. Thermoelektrische Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der n-leitende
Schenkel aus einem Material der Formel
La0llBa0;9TiO3
besteht.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 139 926, 925 618, 024 131, 1 041 553, 1 073 207;
österreichische Patentschrift Nr. 194 631;
USA.-Patentschriften Nr. 2 012 465, 2 811 440.
Deutsche Patentschriften Nr. 139 926, 925 618, 024 131, 1 041 553, 1 073 207;
österreichische Patentschrift Nr. 194 631;
USA.-Patentschriften Nr. 2 012 465, 2 811 440.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 209 601/110 5.62
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US819308A US2985700A (en) | 1959-06-10 | 1959-06-10 | Titanate thermoelectric materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1130022B true DE1130022B (de) | 1962-05-24 |
Family
ID=25227782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DENDAT1130022D Pending DE1130022B (de) | 1959-06-10 | Thermoelektrische Einrichtung |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US2985700A (de) |
| CH (1) | CH398719A (de) |
| DE (1) | DE1130022B (de) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3103442A (en) * | 1963-09-10 | Ceramic dielectric compositions | ||
| US3035927A (en) * | 1959-12-31 | 1962-05-22 | Nat Lead Co | Ceramic dielectric compositions |
| US3200749A (en) * | 1960-10-11 | 1965-08-17 | Rudolph N Downs | Pyroelectric effect in a subminiature high voltage impact fuse |
| US3073882A (en) * | 1961-06-19 | 1963-01-15 | Gen Dynamics Corp | Thermoelectric material |
| US3298777A (en) * | 1961-12-12 | 1967-01-17 | Du Pont | Thermoelectric compositions of nbxta1-xsiyge2-y |
| NL288358A (de) * | 1962-02-02 | |||
| US3458363A (en) * | 1962-09-11 | 1969-07-29 | Teledyne Inc | Thermoelectric device comprising an oxide base thermoelectric element |
| US3294688A (en) * | 1962-12-06 | 1966-12-27 | Precht Walter | Thermoelectric converter composition |
| US3367803A (en) * | 1963-07-09 | 1968-02-06 | Carborundum Co | Thermoelectric device comprising 100SnO2´xSb2O3 |
| US3359133A (en) * | 1964-04-06 | 1967-12-19 | American Lava Corp | Ceramic dielectrics |
| US3351568A (en) * | 1964-04-13 | 1967-11-07 | Texas Instruments Inc | Production of solid state ptc sensors |
| US3292062A (en) * | 1964-06-01 | 1966-12-13 | Bell Telephone Labor Inc | Method for preparing stabilized barium titanate, and capacitor |
| US3427173A (en) * | 1964-06-08 | 1969-02-11 | Tdk Electronics Co Ltd | Ceramic dielectrics |
| US3440067A (en) * | 1964-06-08 | 1969-04-22 | Tdk Electronics Co Ltd | Ceramic dielectrics |
| US3431124A (en) * | 1964-06-10 | 1969-03-04 | Tdk Electronics Co Ltd | Ceramic dielectric |
| US3429831A (en) * | 1965-01-18 | 1969-02-25 | Gen Electric | Lithiated nickel oxide crystals |
| US3414704A (en) * | 1965-02-25 | 1968-12-03 | Texas Instruments Inc | Self-regulating heating device |
| US3414705A (en) * | 1965-10-24 | 1968-12-03 | Texas Instruments Inc | Component oven |
| US3416957A (en) * | 1965-05-10 | 1968-12-17 | Sprague Electric Co | Resistance element utilizing group iii or v-b metal |
| US3496433A (en) * | 1966-01-03 | 1970-02-17 | Sprague Electric Co | Yttria modified barium titanate capacitor |
| US3732117A (en) * | 1970-04-02 | 1973-05-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Dielectric ceramic composition comprising lead-lanthanum titanate solid solution |
| US3775142A (en) * | 1971-01-26 | 1973-11-27 | Solid State Dielectrics Inc | Improved ceramic compositions for high stability capacitors |
| JPS5439920B2 (de) * | 1973-06-21 | 1979-11-30 | ||
| DE2343142C3 (de) * | 1973-08-27 | 1987-06-19 | E.I. Du Pont De Nemours And Co., Wilmington, Del. | Nichtporöses keramisches Dielektrikum und Mittel zu dessen Herstellung |
| US4220906A (en) * | 1977-04-08 | 1980-09-02 | Maxwell Laboratories, Inc. | Dielectric thermal power converter |
| JPS5444797A (en) * | 1977-09-16 | 1979-04-09 | Murata Manufacturing Co | Barium titanate semiconductor porcelain |
| DE68905668T2 (de) * | 1988-05-24 | 1993-10-14 | Sumitomo Metal Ceramics Inc | Dielektrische keramische Zusammensetzung. |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB574577A (en) * | 1942-12-08 | 1946-01-11 | Dubilier Condenser Co 1925 Ltd | Improvements in or relating to ceramic compositions |
| GB577109A (en) * | 1943-12-01 | 1946-05-06 | Colin Henry William Clark | Improvements in or relating to thermo-electric devices |
| US2753522A (en) * | 1952-04-21 | 1956-07-03 | Phillips Petroleum Co | Flame detector |
-
0
- DE DENDAT1130022D patent/DE1130022B/de active Pending
-
1959
- 1959-06-10 US US819308A patent/US2985700A/en not_active Expired - Lifetime
-
1960
- 1960-06-07 CH CH647460A patent/CH398719A/de unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH398719A (de) | 1966-03-15 |
| US2985700A (en) | 1961-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1130022B (de) | Thermoelektrische Einrichtung | |
| Coey et al. | A Mössbauer study of conduction in magnetite | |
| Petrovic et al. | Kondo insulator description of spin state transition in Fe Sb 2 | |
| EP2272111B1 (de) | Thermomagnetischer generator | |
| Hu et al. | Superconductivity up to 90 K in a new family of the (Pb, Hg) Sr2 (Ca, Y) Cu2O7 system | |
| DE1464132A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Thermoelementen bzw.-teilen | |
| DE102007014499A1 (de) | Mit Zinn-Antimon-Telluriden dotierte Pb-Te-Verbindungen für thermoelektrische Generatoren oder Peltier-Anordnungen | |
| Nakagawa et al. | Electrical Properties and Mössbauer Effect in the System Sr2 (FeMo x W1-x) O6 | |
| DE1539278B1 (de) | Thermoelektrischer Generator | |
| DE3807633A1 (de) | Wiederaufladbare batterie | |
| Zhou et al. | Influence of Mn-site doped with Ru on the high-temperature thermoelectric performance of CaMnO3− δ | |
| DE112011104153B4 (de) | Thermoelektrisches Wandlermaterial vom n-Typ umfassend ein Metallmaterial oder einen Sinterkörper daraus | |
| Maeno et al. | Transport and magnetic properties of LaxSr1-xTiO3 | |
| Anderson et al. | Structure-property relationships in the layered cuprate La2-xSrxCuSnO6 | |
| WO2014038418A1 (ja) | ｎ型熱電変換性能を有する金属材料 | |
| DE3887929T2 (de) | Thermoelektrisches Material. | |
| DE1489276B2 (de) | Thermoelektrischer generator | |
| Spitzli et al. | Specific heat and superconductivity of Nb-based a 15-type compounds | |
| DE102014110065A1 (de) | Material für ein thermoelektrisches Element und Verfahren zur Herstellung eines Materials für ein thermoelektrisches Element | |
| US3247022A (en) | Thermoelectric materials | |
| Shirane | Phase Transitions in Solid Solutions Containing PbZr O 3 | |
| DE1298286B (de) | Verfahren zur Herstellung einer thermoelektrischen Verbindung fuer den Gebrauch bei hohen Temperaturen | |
| Bhandari et al. | First principles investigations on the electronic and magnetic properties of La4Ba2Cu2O10 | |
| Dandeneau | Defect chemistry and thermoelectric behavior of n-type SrxBa1-xNb2O6 | |
| US3254493A (en) | Thermoelectric conversion apparatus |