WO2012161467A2 - 열전특성을 가지는 액체 화합물을 이용한 p-type, n-type의 열전물질 제조방법 및 이를 포함하는 열전 소자 - Google Patents

열전특성을 가지는 액체 화합물을 이용한 p-type, n-type의 열전물질 제조방법 및 이를 포함하는 열전 소자 Download PDF

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박한우
김지범
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동국대학교 산학협력단
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    • H10N10/856—Thermoelectric active materials comprising organic compositions

Definitions

  • the present invention relates to a P-Type, N-Type thermoelectric material manufacturing method using a liquid compound having a thermoelectric characteristics, and more particularly, P-Type, N- having a thermoelectric characteristics by adjusting the concentration of the metal and the reaction temperature
  • the present invention relates to a thermoelectric device of a type, including a thermoelectric material, which can be used at low temperatures.
  • thermoelectric power generation has been developed based on the discovery that electromotive force occurs when two different metals are bonded and exposed to different temperatures.
  • Conventional thermoelectric power is focused on developing high-efficiency thermoelectric materials of thin films or nano-wide using pn junction structure, and most thermoelectric materials with metal compound properties have a temperature difference between anodes ( ⁇ T between + and ⁇ poles). By means of thermoelectrics.
  • the principle of this thermoelectric power generation is as follows.
  • thermoelectric performance is represented by the thermoelectric performance index ZT and is represented by the following equation (1).
  • ⁇ is the Seebeck coefficient
  • ⁇ is the electrical conductivity
  • k is the thermal conductivity
  • T is the average absolute temperature of high and low temperatures.
  • thermoelectric materials various kinds have been studied as thermoelectric materials, and materials based on Bi-Te-based, Pb-Te-based, Si-Ge-based, and Fe-Si-based alloys are most widely used. These materials differ in performance depending on the temperature range. Bi-Te-based materials are used below about 200 ° C, Pb-Te-based materials up to about 500 ° C, and Si-Ge-based materials are used as excellent thermoelectric materials.
  • thermoelectric materials exist as solids and can be used at high temperatures (above 200 ° C.), and thermoelectric materials available at medium and low temperatures have not yet been developed.
  • the first problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing a thermoelectric compound in a liquid form that can be used at low and medium temperatures, and applicable to P-type, N-type of the thermoelectric element.
  • thermoelectric device comprising a thermoelectric compound in a liquid form applicable to the P-type, N-type prepared according to the above production method.
  • the present invention to achieve the first object,
  • controlling the temperature of the reactor and simultaneously controlling the pressure by releasing the gas generated in the reactor further includes maintaining the generated P-type thermoelectric material in a liquid state. can do.
  • the solvent is diethylether, diethylamine, dimethylamine, methylamine, ethylamine, diethylenetriamine, butylamine ), Ethanolamine, terhydrohydrofuran, hexamine, diethanolamine, propylamine (n-propylamine, isoproplyamine), triethylamine, ethylenediamine (ethylenediamine), propylenediamine, dimethylacetamide, triamide hexamethylphosphoric triamide, diglyme, dimethypropanamide and dipropylacetamide It may be one or more selected from the group.
  • the solute may be introduced into the reactor at a concentration of 1-3 MPM.
  • the generated P-type thermoelectric material exhibits a dark blue color (HV / C: 2.5PB 1-3 / 5-7) by solvated electrons, whereby the thermoelectric material The formation of the substance can be confirmed and the reaction can be terminated.
  • the present invention (e) cooling the temperature of the reactor to the boiling point of -34 ⁇ -40 °C below the boiling point of the ammonia solvent to be introduced into the reactor, (f) solute of any one selected from sodium, potassium, calcium, indium and lead It is introduced into the cooled reactor, and the step of depressurizing the reactor and (g) providing an N-type thermoelectric material manufacturing method comprising the step of adding ammonia solvent to the reactor to the reactor under reduced pressure to the solute was added to the reactor. do.
  • controlling the temperature of the reactor and simultaneously controlling the pressure by releasing the gas generated in the reactor further includes maintaining the N-type thermoelectric material produced in the liquid state. can do.
  • the solute may be introduced into the reactor at a concentration of 3-4 MPM.
  • the generated N-type thermoelectric material exhibits a dark blue color (HV / C: 2.5PB 3-5 / 9-11) by solvated electrons, thereby thermoelectric
  • HV / C: 2.5PB 3-5 / 9-11 a dark blue color
  • the present invention to achieve the second technical problem
  • thermoelectric element comprising a cathode provided on one side and a heating unit for heating the cell, the other side of the P-type cell and the other side of the N-type cell is bonded.
  • the material of the P-type cell and the N-type cell is any one selected from aluminum, iron, platinum, silver, gold and alloys thereof, the shape is cylindrical, plate, tubular, It may be any one selected from circular and film type.
  • the present invention also provides a method for charging a secondary battery using a thermoelectric element, and a thermoelectric conversion method for converting heat into electrical energy.
  • the method of manufacturing a thermoelectric material having a thermoelectric property according to the present invention is a method for producing a P-type, N-type thermoelectric material having a thermoelectric property by adjusting the metal concentration, the reaction temperature, using a quantified metal concentration It is possible to produce a thermoelectric compound excellent in the thermal conductivity, and by using a thermoelectric material of the P-type, N-type according to the present invention to produce a thermoelectric element that can be used at low and medium temperatures, solar heat, geothermal heat, seawater heat, human heat It can be used as a thermoelectric power generator that generates current from each heat source, such as waste heat from automobiles and waste heat from mobile devices.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an operation principle of a P-N type thermoelectric device using P-type and N-type thermoelectric materials according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 3 is a block diagram of a P-N thermoelectric device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a charging form of a secondary battery using a thermoelectric conversion device including a P-type, N-type thermoelectric material according to an embodiment of the present invention.
  • the compound comprising a metal according to the present invention can prepare a thermoelectric compound in liquid form applicable to the P-type and N-type of the thermoelectric element, respectively, by adjusting the concentration of the solute metal, the reaction temperature or the internal pressure of the reactor. It is characterized by.
  • thermoelectric materials manufacturing methods that can be used at ultra low temperature (below -80 °C), medium low temperature (-80 °C ⁇ -30 °C), low temperature and room temperature (-30 °C ⁇ 60 °C) respectively, are amine as a solvent
  • At least one selected from the group consisting of family, ether and amide compounds is prepared by selecting one of sodium (Na), potassium (K) and calcium (Ca) as a solute.
  • Preparing a reactor for preparing a P-Type thermoelectric material Preparing a reactor for preparing a P-Type thermoelectric material, cooling the reactor to maintain the temperature below the boiling point of the solvent, and titrate the amount of the solute into the reactor, and then inside the reactor It is adjusted to a vacuum state, the amount of the solvent is titrated and introduced into the reactor to produce a compound.
  • the reactor is cooled to a temperature below the liquefaction point of the compound and the gas generated at this time is properly discharged to the outside to control the internal pressure of the liquid state Produce a thermoelectric compound.
  • thermoelectric material that can be used at very low temperatures (below -80 ° C)
  • at least one selected from the group consisting of amine series, ether and amide compounds as a solvent sodium (Na), potassium ( K) and calcium (Ca) are selected and prepared.
  • the solvent is methylamine, ethylamine, diethylenetriamine, butylamine, ethanolamine, terahydrofuran Tetrahydrofuran, hexamine, diethanolamine, propylamine, n-propylamine, isoproplyamine, triethylamine, ethylenediamine, propylenediamine, dimethyl At least one selected from the group consisting of acetamide, dimethylated hexamethylphosphoric triamide, diglyme, dimethypropanamide and dipropylacetamide, the solute Inject at a concentration of 1 MPM-3 MPM.
  • MPM refers to an abbreviation of Mole Percent Of Metal, which is expressed as a percentage by dividing the moles of solute by the total moles (moles of solvent + moles of solute) and multiplying by 100. Expressed as an expression:
  • M is a metal
  • R is a solvent
  • x is an integer from 4 to 10
  • q is an integer from 1 to 10.
  • thermoelectric compound In order to maintain the produced thermoelectric compound in a liquid state, by using a temperature control device to lower the temperature below the liquefaction point at a rate of 0.5 to 1 °C per minute, or to raise or lower the temperature at a rate of 0.5 to 1 °C per At the same time, by controlling the pressure to produce a thermoelectric material that can be used at ultra low temperature (below -80 °C), medium low temperature (-80 °C ⁇ -30 °C), low temperature and room temperature (-30 °C ⁇ 60 °C) respectively.
  • N-type thermoelectric materials that can be used at ultra low temperature (below -80 °C), medium low temperature (-80 °C ⁇ -30 °C), low temperature and room temperature (-30 °C ⁇ 60 °C) respectively.
  • Ammonia is prepared as a solute, sodium (Na), potassium (K), and calcium (Ca) as one of the solutes, and a reactor for preparing an N-Type thermoelectric material is prepared, and the temperature is lower than the boiling point of the solvent.
  • the reactor is cooled so as to be maintained, the amount of the solute is titrated and introduced into the reactor, and then the inside of the reactor is adjusted to a vacuum state, and then the amount of the solvent is titrated and introduced into the reactor to generate a compound. .
  • the reactor is cooled to a temperature below the liquefaction point of the compound and the gas generated at this time is properly discharged to the outside to control the internal pressure of the liquid state N-type thermoelectric materials are prepared.
  • the solute is added at a concentration of 3-4 MPM. In the above concentration, the reaction scheme is as follows.
  • M is a metal
  • R is a solvent
  • x is an integer from 4 to 10
  • q is an integer from 1 to 10.
  • the temperature is lowered below the liquefaction point at a rate of 0.5 to 1 °C per minute using a temperature control device, or the temperature and pressure are simultaneously controlled.
  • the vacuum state is not limited as long as it is a pressure in a normal vacuum state, but in the present invention, the pressure is preferably 10 ⁇ 5 mbar or 10 ⁇ 6 torr or less.
  • the solvent When the solvent is added to the reactor, it is preferable to inject an appropriate amount into the container using a flow meter through a connection device of Teflon material, and as the injected solvent is liquefied, the solute is gradually dissolved to generate a compound.
  • the method for producing a metal ammonia or metal amine compound according to the present invention as described above can easily prepare a PN thermoelectric compound that can be used at low or medium temperature by easily adjusting the metal concentration and reaction temperature in the process, the quantified temperature With the concentration of and metal, there is an advantage that the thermoelectric material which can be used at a desired temperature can be manufactured accurately.
  • P-type thermoelectric material prepared according to the present invention is prepared by adding the solute at a concentration of 1-3 MPM, characterized in that blue (HV / C: 2.5PB 1-3 / 5-7). .
  • N-type thermoelectric material prepared according to the present invention is prepared by adding the solute at a concentration of 3-4 MPM, characterized in that blue (HV / C: 2.5PB 3-5 / 9-11). .
  • the present invention provides a P-type cell including a P-type thermoelectric material, an N-type cell including an N-type thermoelectric material, an anode provided on one side of the P-type cell, a cathode and a cell installed on one side of the N-type cell. It provides a thermoelectric element including a heating unit for heating the.
  • the other side of the P-type cell and the other side of the N-type cell are joined to each other, and have a structure in which electrons generated by heat can move.
  • the reactor for producing a P-type, N-type thermoelectric material may itself be a P-type cell, N-type cell included in the thermoelectric element, P-type cell, N-type in the reactor It may also include a cell.
  • the P-type cell and the N-type cell may maintain a vacuum state, and are sealed while containing the thermoelectric material manufactured according to the present invention, and have a closed structure without entering and leaving.
  • the material of the P-type cell and the N-type cell is any one selected from aluminum, iron, platinum, silver, gold and alloys thereof, and the shape is any one selected from cylindrical, plate, tubular, round and film type. It is characterized by that.
  • a reactor made of stainless steel was prepared, and cooled using a cooler to maintain the temperature inside the reactor below -6 ° C, which is the boiling point of methylamine.
  • the ratio of methylamine and sodium was adjusted to 99: 1 so that the concentration of sodium was 1 MPM.
  • a vacuum state was created by adjusting the pressure inside the reactor to 10 -5 mbar using a vacuum pump.
  • the prepared methylamine gas was introduced into the reactor by using a flow meter with an appropriate amount calculated through a connection device made of Teflon. After about 10 minutes, it was confirmed that the compound produced in the reactor was dark blue. While measuring the internal pressure of the reactor using a temperature controller, the temperature was lowered at a rate of 0.5 to 1 ° C. per minute to lower the freezing point of sodium methylamine, and the internal pressure was controlled by releasing the gas generated at this time. It was prepared by combining with.
  • a reactor made of stainless steel was prepared, and the temperature inside the reactor was cooled using a cooler to maintain the boiling point of ammonia at ⁇ 34 ° C. or lower.
  • Ammonia and sodium were titrated at 97: 3 to prepare a sodium concentration of 3 MPM.
  • a vacuum state was created by adjusting the pressure inside the reactor to 10 -5 mbar using a vacuum pump.
  • the prepared ammonia gas was introduced into the reactor using a flow meter with an appropriate amount calculated through a connection device made of Teflon. After about 10 minutes, as a result of checking the compound produced inside the reactor, it was observed that it was blue.
  • the temperature was lowered at a rate of 0.5 to 1 ° C. per minute to lower the freezing point of sodium ammonia, and the internal pressure was controlled by releasing the generated gas to the outside, and then combined with the prepared electrode. It was prepared by.
  • a reactor made of stainless steel was prepared, and cooled using a cooler to maintain the temperature inside the reactor below -6 ° C., which is the breaking point of methylamine.
  • the ratio of methylamine and calcium was prepared by titrating 99: 1 so that calcium concentration might be 1 MPM.
  • a vacuum state was created by adjusting the pressure inside the reactor to 10 -5 mbar using a vacuum pump.
  • the prepared methylamine gas was introduced into the reactor by using a flow meter with an appropriate amount calculated through a connection device made of Teflon. After about 10 minutes, it was confirmed that the compound produced in the reactor was dark blue. After the temperature was lowered to ⁇ 40 ° C. at a rate of 0.5 to 1 ° C. using a temperature controller, the prepared electrode was combined with the prepared electrode.
  • a reactor made of stainless steel was prepared, and cooled using a cooler to maintain the temperature inside the reactor at ⁇ 34 ° C. or lower, which is the boiling point of ammonia.
  • the ratio of ammonia and calcium was adjusted to 97: 3 so that the concentration of calcium was 3 MPM.
  • a vacuum state was created by adjusting the pressure inside the reactor to 10 -5 mbar using a vacuum pump.
  • the prepared ammonia gas was introduced into the reactor using a flow meter with an appropriate amount calculated through a connection device made of Teflon. After about 10 minutes, as a result of checking the compound produced inside the reactor, it was observed that it was blue. After the temperature was lowered to ⁇ 40 ° C. at a rate of 0.5 to 1 ° C. using a temperature controller, the prepared electrode was combined with the prepared electrode.
  • a reactor made of stainless steel was prepared, and cooled using a cooler to maintain the temperature inside the reactor at ⁇ 6 ° C. or less, which is the breaking point of methylamine.
  • the ratio of methylamine and calcium was prepared by titrating 99: 1 so that calcium concentration might be 1 MPM.
  • a vacuum state was created by adjusting the pressure inside the reactor to 10 -5 mbar using a vacuum pump.
  • the prepared methylamine gas was introduced into the reactor by using a flow meter with an appropriate amount calculated through a connection device made of Teflon. After about 10 minutes, it was confirmed that the compound produced in the reactor was dark blue.
  • a temperature control device to increase the temperature at a temperature of 0.5 to 1 °C per minute to increase the temperature to room temperature, and to release the gas generated at this time appropriately to adjust the internal pressure. It was then prepared by combining with the prepared electrode.
  • a reactor made of stainless steel was prepared, and cooled using a cooler to maintain the temperature inside the reactor at ⁇ 34 ° C. or lower, which is the boiling point of ammonia.
  • the ratio of ammonia and calcium was titrated to 97: 3 so that the concentration of calcium was 3 MPM.
  • a vacuum state was created by adjusting the pressure inside the reactor to 10 -5 mbar using a vacuum pump.
  • the prepared ammonia gas was introduced into the reactor using a flow meter with an appropriate amount calculated through a connection device made of Teflon. After about 10 minutes, as a result of checking the compound produced inside the reactor, it was observed that it was blue. While measuring the internal pressure of the reactor by using a temperature control device to increase the temperature at a rate of 0.5 to 1 °C per minute to increase the temperature to room temperature, by emitting the gas generated at this time to the outside to control the internal pressure. It was then prepared by combining with the prepared electrode.
  • thermoelectric compounds having excellent thermoelectricity can be prepared, and thermoelectric devices usable at medium and low temperatures can be manufactured using P-type and N-type thermoelectric materials according to the present invention to provide solar thermal, It can be used as a thermoelectric power generator that generates current from each heat source such as geothermal heat, seawater heat, human body heat, car waste heat, and waste heat of mobile devices.

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Abstract

본 발명은 열전특성을 가지는 액체 화합물을 이용한 P-Type, N-Type의 열전물질 제조방법에 관한 것으로서, 반응기를 냉각시키는 단계, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 인듐 및 납 중에서 선택된 어느 하나의 용질을 상기 냉각된 반응기에 투입하고, 반응기를 진공상태로 조절하는 단계 및 상기 용질을 투입한 진공 상태의 반응기에 특정의 용매를 반응기에 투입하여 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 열전 특성을 가지는 열전물질의 제조방법은 금속의 농도, 반응 온도를 조절하여 열전 특성을 가지는 P-type, N-type의 열전물질을 제조하는 방법으로서, 정량화된 금속의 농도를 사용하여 열전율이 우수한 열전 화합물을 제조할 수 있고, 본 발명에 따른 P-type, N-type의 열전물질을 이용하여 중, 저온에서 이용 가능한 열전 소자를 제조하여 태양열, 지열, 해수열, 인체열, 자동차 폐열, 모바일 기기의 폐열 등의 각 열원으로부터 전류를 내는 열전 전력 발전기로 활용이 가능하다.

Description

열전특성을 가지는 액체 화합물을 이용한 P-TYPE, N-TYPE의 열전물질 제조방법 및 이를 포함하는 열전 소자
본 발명은 열전특성을 가지는 액체 화합물을 이용한 P-Type, N-Type의 열전물질 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속의 농도 및 반응 온도를 조절하여 열전특성을 갖는 P-Type, N-Type의 열전물질을 제조하고, 이를 포함하는 중, 저온에서 이용이 가능한 열전소자에 관한 것이다.
서로 다른 두 금속을 접합하고 각각을 다른 온도에 노출시킬 경우 기전력이 발생하는 현상을 발견한 것을 토대로 열전전력발전은 발전되어 왔다. 기존의 열전 발전은 p-n 접합 구조를 이용하여 대부분 박막 또는 나노와이드의 고효율의 열전물질 개발에 주력하고 있으며, 금속화합물 특성을 가지고 있는 대부분의 열전물질들은 양극 간의 온도차(+ 극과 - 극간의 ΔT)에 의해 열전이 이루어진다. 이러한 열전 발전의 원리는 다음과 같다.
서로 다른 이종금속을 결합시켜 한 쪽에 열을 가해 양단간에 온도차(ΔT)를 주게 되면, n-type 물질과 p-type 물질에서 온도차에 의해 고온부에서 저온부로 전자의 이동이 일어나 열기전력(V)이 발생하고 이를 상쇄하기 위한 전류가 흘러 전력이 발생하게 된다. 이와 같이 서로 다른 금속의 양단에 온도차에 의해 전위차가 발생하는 것을 "제벡 효과(Seebeck effect)"라 한다.
그리고, 열전 성능은 열전 성능지수 ZT로 표기하며 하기 식(1)과 같다.
ZT=α2σT/k 식(1)
상기 식(1)에서,
α는 제백계수이고, σ는 전기전도도, k는 열전도도, T는 고온과 저온의 평균절대온도를 나타낸다.
또한, 열전 물질로는 여러 종류의 재료가 연구되고 있으며, 현재 Bi-Te계, Pb-Te계, Si-Ge계 및 Fe-Si계 합금을 기본으로 하는 재료가 가장 널리 이용되고 있다. 이들 재료는 온도 구간에 따라 성능에 차이가 있어 약 200 ℃이하에서는 Bi-Te계, 500 ℃정도까지는 Pb-Te계, 그 이상에서는 Si-Ge계 재료가 우수한 열전 물질로 이용되고 있다.
그러나, 현재 존재하는 열전 물질은 고체로 존재하며 고온(200 ℃ 이상)에서 이용 가능한 실정이며 중, 저온에서 이용 가능한 열전 물질은 아직 까지 개발되지 않았다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 중, 저온에서도 이용이 가능하고, 열전소자의 P-type, N-type에 적용이 가능한 액체형태의 열전 화합물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 제조방법에 따라 제조된 P-type, N-type에 적용이 가능한 액체형태의 열전 화합물을 포함하는 열전소자를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여,
(a) 반응기의 온도를 반응기에 투입할 용매의 끓는점 이하인 - 6 ~ - 10 ℃로 냉각시키는 단계, (b) 나트륨, 칼륨, 칼슘, 인듐 및 납 중에서 선택된 어느 하나의 용질을 상기 냉각된 반응기에 투입하고, 반응기를 감압하는 단계 및 (c) 상기 용질을 투입한 감압 상태의 반응기에 아민 계열, 에테르 계열, 아미드 계열 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 반응기에 투입하여 반응시키는 단계를 포함하는 P-type 열전물질 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, (d) 반응기의 온도를 조절함과 동시에 반응기에서 발생하는 가스를 방출시켜서 압력을 조절하여 상기 생성된 P-type 열전물질을 액체 상태로 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용매는 디에틸에테르(Diethylether), 디에틸아민(Diethylamine), 메틸아민(methylamine), 에틸아민(ethylamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 부틸아민(butylamine), 에탄올아민(ethanolamine), 테르라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 헥사민(hexamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 프로필아민(propylamine, n-propylamine, isoproplyamine), 트리에틸아민(triethylamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 프로필렌디아민(propylenediamine), 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide), 트라이아마이드화 헥사메틸인산(hexamethylphosphoric triamide), 디글린(diglyme), 디메틸프로판아마이드(dimethypropanamide) 및 디프로필아세트아마이드(dipropylacetamide)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용질은 1-3 MPM의 농도로 반응기에 투입할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 생성된 P-type 열전물질은 용매화 전자(solvated electron)에 의해서 짙은 파란색(H V/C : 2.5PB 1-3/5-7)을 나타내고, 이에 의해서 열전물질의 생성을 확인하고 반응을 종료할 수 있다.
또한, 본 발명은 (e) 반응기의 온도를 반응기에 투입할 암모니아 용매의 끓는점 이하인 - 34 ~ - 40 ℃로 냉각시키는 단계, (f) 나트륨, 칼륨, 칼슘, 인듐 및 납 중에서 선택된 어느 하나의 용질을 상기 냉각된 반응기에 투입하고, 반응기를 감압하는 단계 및 (g) 상기 용질을 투입한 감압 상태의 반응기에 암모니아 용매를 반응기에 투입하여 반응시키는 단계를 포함하는 N-type 열전물질 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, (h) 반응기의 온도를 조절함과 동시에 반응기에서 발생하는 가스를 방출시켜서 압력을 조절하여 상기 생성된 N-type 열전물질을 액체 상태로 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용질은 3-4 MPM의 농도로 반응기에 투입할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 생성된 N-type 열전물질은 용매화 전자(solvated electron)에 의해서 짙은 파란색(H V/C : 2.5PB 3-5/9-11)을 나타내고, 이에 의해서 열전물질의 생성을 확인하고 반응을 종료할 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,
상기 제조방법에 따라 제조된 P-type 열전물질을 포함하는 P-type 셀, N-type 열전물질을 포함하는 N-type 셀, 상기 P-type 셀의 일측에 설치된 양극, 상기 N-type 셀의 일측에 설치된 음극 및 상기 셀을 가열하는 가열부를 포함하고, 상기 P-type 셀의 다른 일측과 상기 N-type 셀의 다른 일측이 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 열전소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 P-type 셀 및 N-type 셀의 소재는 알루미늄, 철, 백금, 은, 금 및 이들의 합금 중에서 선택되는 어느 하나이고, 형태는 원통형, 판형, 튜브형, 원형 및 필름형 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명은 열전소자를 이용하여 2차 전지를 충전하는 방법과, 열을 전기에너지로 변환하는 열전변환방법을 제공한다.
본 발명에 따른 열전 특성을 가지는 열전물질의 제조방법은 금속의 농도, 반응 온도를 조절하여 열전 특성을 가지는 P-type, N-type의 열전물질을 제조하는 방법으로서, 정량화된 금속의 농도를 사용하여 열전율이 우수한 열전 화합물을 제조할 수 있고, 본 발명에 따른 P-type, N-type의 열전물질을 이용하여 중, 저온에서 이용 가능한 열전 소자를 제조하여 태양열, 지열, 해수열, 인체열, 자동차 폐열, 모바일 기기의 폐열 등의 각 열원으로부터 전류를 내는 열전 전력 발전기로 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 P-type, N-type의 열전 물질을 이용한 P-N type 열전 소자의 동작원리를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 P-N type 열전소자를 나타낸 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 P-N 열전 소자의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 P-type, N-type의 열전 물질을 포함하는 열전변환장치를 이용한 2차 전지의 충전 형태를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 메탈을 포함하는 화합물은 용질인 금속의 농도, 반응 온도 또는 반응기의 내부 압력을 조절함으로써 각각 열전 소자의 P-type, N-type에 적용 가능한 액체 형태의 열전 화합물을 제조할 수 있는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 우선 초저온(-80 ℃이하), 중저온(-80 ℃ ~ -30 ℃), 저온과 상온(-30℃ ~ 60℃)에서 각각 이용 가능한 P-type 열전 물질 제조방법은 용매로서 아민계열, 에테르 및 아미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을, 용질로서 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 칼슘(Ca) 중 하나를 선택하여 준비한다.
P-Type 열전 물질을 제조하기 위한 반응기를 준비하고, 상기 용매의 끓는점 미만의 온도로 유지되도록 상기 반응기를 냉각시키며, 상기 용질의 양을 적정하여 상기 반응기 내부에 투입한 후, 상기 반응기의 내부를 진공 상태로 조절하고, 상기 용매의 양을 적정하여 반응기 내부에 투입하여 화합물을 생성한다. 또한, 적정시간이 지난 후 화합물 생성이 완료됨을 색깔을 통해 확인하고 상기 화합물의 액화점 미만의 온도로 상기 반응기를 냉각시키고 이 때 발생하는 가스를 외부로 적절히 방출시켜 내부 압력을 조절하여 액체 상태의 열전 화합물을 생성한다.
초저온(-80 ℃ 이하)에서 이용이 가능한 P-Type 열전 물질을 제조함에 있어서, 먼저, 용매로서 아민계열, 에테르 및 아미드 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을, 용질로서 나트륨(Na), 칼륨(K) 및 칼슘(Ca) 중 하나를 선택하여 준비한다.
본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 용매는 메틸아민(methylamine), 에틸아민(ethylamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 부틸아민(butylamine), 에탄올아민(ethanolamine), 테르라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran), 헥사민(hexamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 프로필아민(propylamine, n-propylamine, isoproplyamine), 트리에틸아민(triethylamine), 에틸렌디아민(ethylenediamine), 프로플렌디아민(propylenediamine), 디메틸아세트아마이드(dimethylacetamide), 트라이아마이드화 헥사메틸인산(hexamethylphosphoric triamide), 디글린(diglyme), 디메틸프로판아마이드(dimethypropanamide) 및 디프로필아세트아마이드(dipropylacetamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하고, 상기 용질은 1 MPM - 3 MPM의 농도로 투입한다.
여기서, MPM이란 금속의 몰 퍼센트(Mole Percent Of Metal)의 약자를 칭하는 것으로, 용질의 몰을 전체의 몰(용매의 몰 + 용질의 몰)로 나눈 후 100을 곱하여 퍼센트로 나타낸 것이다. 수식으로 표현하면 다음과 같다.
[금속(용질)의 몰/(용매의 몰+용질의 몰)]×100
상기와 같은 농도에서, solvated positive ion M(R)X +, solvated electrons es -, ion pair M+es - 또는 M+M-, ion triple es -M+es -, metal anion M(R)X - 중 하나 이상이 만들어 지고, solvated electron, 즉 용매화 전자에 의해 생성된 열전 화합물은 파랑색(blue)을 띄게 된다. 반응식은 하기와 같다.
[반응식]
M(solid) + R(fluid) → M(R)X + + e-(R)q
M(R)X + + 2e-(R)q ↔ M(R)X -
M(R)X + + M(R)X - ↔ M(R)X +·M(R)X -
M(R)X + + e-(R)x ↔ M(R)X +·e-(R)q
M(R)X + + 2e-(R)x ↔ M(R)X +·2e-(R)q
상기 반응식에서, M은 금속이고, R은 용매이며, x는 4 내지 10의 정수이고, q는 1 내지 10의 정수이다.
상기 생성된 열전 화합물을 액체 상태로 유지하기 위하여, 온도조절장치를 이용해 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 액화점 이하로 낮춰주거나, 온도를 당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 승온 또는 강온하면서 이와 동시에 압력을 조절하여 초저온(-80 ℃이하), 중저온(-80 ℃ ~ -30 ℃), 저온과 상온(-30℃ ~ 60℃)에서 각각 이용이 가능한 열전물질을 제조한다.
다음으로, 우선 초저온(-80 ℃이하), 중저온(-80 ℃ ~ -30 ℃), 저온과 상온(-30℃ ~ 60℃)에서 각각 이용 가능한 N-Type 열전 물질을 제조함에 있어서, 용매로서 암모니아를, 용질로서 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca)중 하나를 선택하여 준비하고, N-Type 열전 물질을 제조하기 위한 반응기를 준비하고, 상기 용매의 끓는점 미만의 온도로 유지되도록 상기 반응기를 냉각시키며, 상기 용질의 양을 적정하여 상기 반응기 내부에 투입한 후, 상기 반응기의 내부를 진공 상태로 조절한 후에 상기 용매의 양을 적정하여 반응기 내부에 투입하여 화합물을 생성한다. 또한, 적정시간이 지난 후 화합물 생성이 완료됨을 색깔을 통해 확인하고 상기 화합물의 액화점 미만의 온도로 상기 반응기를 냉각시키고 이 때 발생하는 가스를 외부로 적절히 방출시켜 내부 압력을 조절하여 액체 상태의 N-type 열전 물질을 제조한다. 상기 용질은 3-4 MPM 농도로 투입한다. 상기와 같은 농도에서 반응식은 하기와 같다.
[반응식]
M(solid) + R(fluid) → M(R)X + + e-(R)q
M(R)X + + M(R)X - ↔ M(R)X +·M(R)X -
M(R)X + + e-(R)x ↔ M(R)X +·e-(R)q
M(R)X + + 2e-(R)x ↔ M(R)X +·2e-(R)q
상기 반응식에서, M은 금속이고, R은 용매이며, x는 4 내지 10의 정수이고, q는 1 내지 10의 정수이다.
상기 생성된 열전 화합물을 액체 상태로 유지하기 위하여, 온도조절장치를 이용해 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 액화점 이하로 낮춰주거나, 온도와 압력을 동시에 조절한다.
한편, 반응기 내부는 비활성기체 조건으로 조절하는 것이 바람직하고, 이는 투입된 용질인 금속이 산소 또는 수분과의 반응하는 것을 방지하기 위함이다.
용질을 상기 반응기에 투입한 후, 상기 반응기의 내부를 진공 상태로 조절한다. 진공 상태는 통상의 진공 상태의 압력이면 제한되지 않으나, 본 발명에 있어서 10-5 mbar 또는 10-6 torr이하의 압력인 것이 바람직하다.
상기 용매를 반응기에 투입시에는 테프론 소재의 연결장치를 통해 플로우미터를 이용하여 용기에 적정량을 주입하는 것이 바람직하고, 투입된 용매가 액화됨에 따라 용질이 서서히 녹으면서 화합물이 생성된다.
그 후, 생성된 화합물의 색을 확인한 후 반응을 종료하고, 상기 생성된 열전 화합물을 액체 상태로 유지하기 위하여, 온도조절장치를 이용해 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 액화점 이하로 낮춰주거나, 온도를 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 승온 또는 강온하면서 이와 동시에 압력을 조절하여 초저온(-80 ℃이하), 중저온(-80 ℃ ~ -30 ℃), 저온과 상온(-30℃ ~ 60℃)에서 각각 이용이 가능한 열전물질을 제조한다.
압력계를 이용하여 반응기 내부의 압력을 측정하여, 반응기 내부의 압력이 계산한 한계 압력보다 높아지게 되면, 반응기 내부의 변형이나 제조된 물질 또는 물질의 분해반응에 의해 발생되는 가스가 새어나가기 때문에 내부의 가스를 배출하고 화합물의 제조를 종료한다. 또한, 반응기 내부 압력이 적정 수준일 경우는 상온 온도로 계속해서 승온시키고 내부 압력이 평형 상태에 도달할 때까지 대기하여 화합물 제조를 종료한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 메탈암모니아 또는 메탈아민 화합물의 제조방법은 공정상에서 금속의 농도, 반응 온도를 용이하게 조절하여 저온 또는 중온에서 이용 가능한 P-N 열전물질 화합물을 쉽게 제조할 수 있으며, 정량화된 온도와 금속의 농도를 통해 원하는 온도에서 사용 가능한 열전 물질을 정확하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따라 제조된 P-type의 열전물질은 상기 용질을 1-3 MPM 농도로 투입하여 제조하고, 파랑색(H V/C: 2.5PB 1-3/5-7)을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제조된 N-type의 열전물질은 상기 용질을 3-4 MPM 농도로 투입하여 제조하고, 파랑색 (H V/C: 2.5PB 3-5/9-11)을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 P-type 열전물질을 포함하는 P-type 셀, N-type 열전물질을 포함하는 N-type 셀, P-type 셀의 일측에 설치된 양극, N-type 셀의 일측에 설치된 음극 및 셀을 가열하는 가열부를 포함하는 열전소자를 제공한다.
상기 P-type 셀의 다른 일측과 상기 N-type 셀의 다른 일측이 접합되어 있는 것을 특징으로 하고, 열에 의해서 생성된 전자가 이동할 수 있는 구조로 되어 있다.
본 발명에서, P-type, N-type 열전 물질을 제조하는 반응기는 그 자체로 열전 소자에 포함되는 P-type 셀, N-type 셀이 될 수 있고, 반응기내에 P-type 셀, N-type 셀을 포함할 수 도 있다.
상기 P-type 셀, N-type 셀은 진공 상태를 유지할 수 있고, 본 발명에 따라 제조된 열전 물질이 담긴 채로 밀봉되어 내외로 출입이 없는 폐쇄된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 P-type 셀 및 N-type 셀의 소재는 알루미늄, 철, 백금, 은, 금 및 이들의 합금 중에서 선택되는 어느 하나이고, 형태는 원통형, 판형, 튜브형, 원형 및 필름형 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
<실시예>
실시예 1. 초저온에서 이용가능한 P-type 열전 물질 제조
스테인레스 재질의 반응기를 준비하고, 냉각기를 이용하여 반응기 내부의 온도를 메틸아민의 끓는점인 - 6 ℃이하로 유지되게 냉각하였다.
나트륨의 농도가 1 MPM이 되도록 메틸아민과 나트륨의 비율을 99 : 1로 적정하여 준비하였다. 준비한 나트륨을 상기 반응기 내부로 투입한 후, 진공펌프를 이용하여 반응기 내부의 압력을 10-5 mbar로 조절하여 진공상태를 만들었다. 그 후, 준비한 메틸아민 가스를 테프론 소재의 연결장치를 통해 계산된 적정량을 플로우미터를 이용하여 상기 반응기 내부로 투입하였다. 약 10분 후, 반응기 내부에서 생성된 화합물을 확인한 결과 짙은 파란색을 띄고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 온도조절장치를 이용해 반응기 내부압력을 측정하면서 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 낮춰주어 나트륨메틸아민의 어는점까지 낮춰주고 이 때 발생하는 가스를 외부로 방출시켜 내부 압력을 조절하였고, 그 후 준비한 전극과 결합시켜 제조하였다.
실시예 2. 초저온에서 이용가능한 N-type 열전 물질 제조
스테인레스 재질의 반응기를 준비하고, 냉각기를 이용하여 반응기 내부의 온도를 암모니아의 끓는점인 - 34 ℃이하로 유지되게 냉각하였다.
나트륨의 농도가 3 MPM이 되도록 암모니아와 나트륨의 비율을 97 : 3으로 적정하여 준비하였다. 준비한 나트륨을 상기 반응기 내부로 투입한 후, 진공펌프를 이용하여 반응기 내부의 압력을 10-5 mbar로 조절하여 진공상태를 만들었다. 그 후, 준비한 암모니아 가스를 테프론 소재의 연결장치를 통해 계산된 적정량을 플로우미터를 이용하여 상기 반응기 내부로 투입하였다. 약 10분 후, 반응기 내부에서 생성된 화합물을 확인한 결과 파란색을 띄고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 온도조절장치를 이용해 반응기 내부압력을 측정하면서 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 낮춰주어 나트륨암모니아의 어는점까지 낮춰주고 이때 발생하는 가스를 외부로 방출시켜 내부압력을 조절하였고, 그 후 준비한 전극과 결합시켜 제조하였다.
실시예 3. 중저온에서 이용가능한 P-type 열전 물질 제조
스테인레스 재질의 반응기를 준비하고, 냉각기를 이용하여 반응기 내부의 온도를 메틸아민의 끊는점인 - 6 ℃이하로 유지되게 냉각하였다.
칼슘의 농도가 1 MPM이 되도록 메틸아민과 칼슘의 비율을 99 : 1로 적정하여 준비하였다. 준비한 칼슘을 상기 반응기 내부로 투입한 후, 진공펌프를 이용하여 반응기 내부의 압력을 10-5 mbar로 조절하여 진공상태를 만들었다. 그 후, 준비한 메틸아민 가스를 테프론 소재의 연결장치를 통해 계산된 적정량을 플로우미터를 이용하여 상기 반응기 내부로 투입하였다. 약 10분 후, 반응기 내부에서 생성된 화합물을 확인한 결과 짙은 파란색을 띄고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 온도조절장치를 이용해 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 - 40 ℃까지 낮춘 후, 준비한 전극과 결합시켜 제조하였다.
실시예 4. 중온에서 이용 가능한 N-type 열전 물질 제조
스테인레스 재질의 반응기를 준비하고, 냉각기를 이용하여 반응기 내부의 온도를 암모니아의 끓는점인 - 34 ℃ 이하로 유지되게 냉각하였다.
칼슘의 농도가 3 MPM이 되도록 암모니아와 칼슘의 비율을 97 : 3으로 적정하여 준비하였다. 준비한 칼슘을 상기 반응기 내부로 투입한 후, 진공펌프를 이용하여 반응기 내부의 압력을 10-5 mbar로 조절하여 진공상태를 만들었다. 그 후, 준비한 암모니아 가스를 테프론 소재의 연결장치를 통해 계산된 적정량을 플로우미터를 이용하여 상기 반응기 내부로 투입하였다. 약 10분 후, 반응기 내부에서 생성된 화합물을 확인한 결과 파란색을 띄고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 온도조절장치를 이용해 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 - 40 ℃까지 낮춘 후, 준비한 전극과 결합시켜 제조하였다.
실시예 5. 저온과 상온에서 이용 가능한 P-type 열전 물질 제조
스테인레스 재질의 반응기를 준비하고, 냉각기를 이용하여 반응기 내부의 온도가 메틸아민의 끊는점인 - 6 ℃ 이하로 유지되게 냉각하였다.
칼슘의 농도가 1 MPM이 되도록 메틸아민과 칼슘의 비율을 99 : 1로 적정하여 준비하였다. 준비한 칼슘을 상기 반응기 내부로 투입한 후, 진공펌프를 이용하여 반응기 내부의 압력을 10-5 mbar로 조절하여 진공상태를 만들었다. 그 후, 준비한 메틸아민 가스를 테프론 소재의 연결장치를 통해 계산된 적정량을 플로우미터를 이용하여 상기 반응기 내부로 투입하였다. 약 10분 후, 반응기 내부에서 생성된 화합물을 확인한 결과 짙은 파란색을 띄고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 온도조절장치를 이용해 반응기 내부압력을 측정하면서 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 높여 상온의 온도로 높이고, 이 때 발생하는 가스를 외부로 적절히 방출시켜 내부 압력을 조절하였다. 그 후 준비한 전극과 결합시켜 제조하였다.
실시예 6. 저온과 상온에서 이용 가능한 N-type 열전 물질 제조
스테인레스 재질의 반응기를 준비하고, 냉각기를 이용하여 반응기 내부의 온도가 암모니아의 끓는점인 - 34 ℃ 이하로 유지되게 냉각하였다.
칼슘의 농도가 3 MPM이 되도록 암모니아와 칼슘의 비율을 97 : 3 으로 적정하여 준비하였다. 준비한 칼슘을 상기 반응기 내부로 투입한 후, 진공펌프를 이용하여 반응기 내부의 압력을 10-5 mbar로 조절하여 진공상태를 만들었다. 그 후, 준비한 암모니아 가스를 테프론 소재의 연결장치를 통해 계산된 적정량을 플로우미터를 이용하여 상기 반응기 내부로 투입하였다. 약 10 분 후, 반응기 내부에서 생성된 화합물을 확인한 결과 파란색을 띄고 있는 것을 관찰할 수 있었다. 온도조절장치를 이용해 반응기 내부압력을 측정하면서 분당 0.5 내지 1 ℃의 속도로 온도를 높여주어 상온까지 온도를 높이고, 이 때 발생하는 가스를 외부로 방출시켜 내부 압력을 조절하였다. 그 후 준비한 전극과 결합시켜 제조하였다.
정량화된 금속의 농도를 사용하여 열전율이 우수한 열전 화합물을 제조할 수 있고, 본 발명에 따른 P-type, N-type의 열전물질을 이용하여 중, 저온에서 이용 가능한 열전 소자를 제조하여 태양열, 지열, 해수열, 인체열, 자동차 폐열, 모바일 기기의 폐열 등의 각 열원으로부터 전류를 내는 열전 전력 발전기로 활용이 가능하다.

Claims (13)

  1. (a) 반응기의 온도를 반응기에 투입할 용매의 끓는점 이하인 - 6 ~ - 10 ℃로 냉각시키는 단계;
    (b) 나트륨, 칼륨, 칼슘, 인듐 및 납 중에서 선택된 어느 하나의 용질을 상기 냉각된 반응기에 투입하고, 반응기를 감압하는 단계; 및
    (c) 상기 용질을 투입한 감압 상태의 반응기에 아민 계열, 에테르 계열, 아미드 계열 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 반응기에 투입하여 반응시키는 단계;를 포함하는 P-type 열전물질 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (d) 반응기의 온도를 조절함과 동시에 반응기에서 발생하는 가스를 방출시켜서 압력을 조절하여 상기 생성된 P-type 열전물질을 액체 상태로 유지하는 단계;를 더 포함하는 P-type 열전물질 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 디에틸에테르, 디에틸아민, 메틸아민, 에틸아민, 디에틸렌트리아민, 부틸아민, 에탄올아민, 테르라하이드로퓨란, 헥사민, 디에탄올아민, 프로필아민, 트리에틸아민, 에틸렌디아민, 프로플렌디아민, 디메틸아세트아마이드, 트라이아마이드화 헥사메틸인산, 디글린, 디메틸프로판아마이드 및 디프로필아세트아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 P-type 열전물질 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 용질은 1-3 MPM의 농도로 반응기에 투입하는 것을 특징으로 하는 P-type 열전물질 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성된 P-type 열전물질은 용매화 전자(solvated electron)에 의해서 짙은 파란색(H V/C : 2.5PB 1-3/5-7)을 나타내고, 이에 의해서 열전물질의 생성을 확인하고 반응을 종료하는 것을 특징으로 하는 P-type 열전물질 제조방법.
  6. (e) 반응기의 온도를 반응기에 투입할 암모니아 용매의 끓는점 이하인 - 34 ~ - 40 ℃로 냉각시키는 단계;
    (f) 나트륨, 칼륨, 칼슘, 인듐 및 납 중에서 선택된 어느 하나의 용질을 상기 냉각된 반응기에 투입하고, 반응기를 감압하는 단계; 및
    (g) 상기 용질을 투입한 감압 상태의 반응기에 암모니아 용매를 반응기에 투입하여 반응시키는 단계;를 포함하는 N-type 열전물질 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    (h) 반응기의 온도를 조절함과 동시에 반응기에서 발생하는 가스를 방출시켜서 압력을 조절하여 상기 생성된 N-type 열전물질을 액체 상태로 유지하는 단계;를 더 포함하는 N-type 열전물질 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 용질은 3-4 MPM의 농도로 반응기에 투입하는 것을 특징으로 하는 N-type 열전물질 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 생성된 N-type 열전물질은 용매화 전자(solvated electron)에 의해서 파란색(H V/C : 2.5PB 3-5/9-11)을 나타내고, 이에 의해서 열전물질의 생성을 확인하고 반응을 종료하는 것을 특징으로 하는 N-type 열전물질 제조방법.
  10. 제 1 항에 따라 제조된 P-type 열전물질을 포함하는 P-type 셀;
    제 6 항에 따라 제조된 N-type 열전물질을 포함하는 N-type 셀;
    상기 P-type 셀의 일측에 설치된 양극;
    상기 N-type 셀의 일측에 설치된 음극; 및
    상기 셀을 가열하는 가열부;를 포함하고,
    상기 P-type 셀의 다른 일측과 상기 N-type 셀의 다른 일측이 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 열전소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 P-type 셀 및 N-type 셀의 소재는 알루미늄, 철, 백금, 은, 금 및 이들의 합금 중에서 선택되는 어느 하나이고, 형태는 원통형, 판형, 튜브형, 원형 및 필름형 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열전소자.
  12. 제 10 항에 따른 열전소자를 이용하여 열을 전기에너지로 변환하는 열전변환방법.
  13. 제 10 항에 따른 열전소자의 P-type 셀 및 N-type 셀의 양측에 또는 양극 및 음극에 2차 전지를 연결하여 2차 전지를 충전하는 2차 전지 충전방법.
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