Сублімація леткої компоненти як можливий механізм деградації термоелектричного матеріалу
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.23.2.204-209Ключові слова:
сублімація, дифузія, леткість, шар зі зниженою концентрацією леткої компоненти, гранична концентрація леткої компоненти, розподіл леткої компоненти у шарі з її зниженою концентрацією, час деградації термоелектричної гілкиАнотація
Розроблено фізичну модель сублімації леткої компоненти з термоелектричного матеріалу. На її основі запропоновано два варіанти математичного опису процесу деградації термоелектричного матеріалу. Перший з них враховує виключно дифузію телуру як леткої домішки до поверхні сублімації, тиск, а, отже і концентрація атомів леткої компоненти на якій вважаються відомими. Другий враховує у явному вигляді леткість компоненти, яка випаровується, і, отже, граничний потік на поверхні випаровування. У обох випадках отримано аналітичний розв’язок одновимірного рівняння дифузії з урахуванням наявності градієнту температури по довжині гілки. Далі комп’ютерними методами у середовищі Mathcad визначено часову залежність товщини шару зі зниженою у порівнянні з основним матеріалом концентрацією леткої компоненти та характер розподілу концентрації цієї компоненти в ньому. На цій основі оцінено час деградації термоелектричного матеріалу внаслідок втрати леткої компоненти і встановлено вимоги до захисного покриття термоелектричних гілок.
Посилання
E.P. Sabo, J. Thermoelectricity, Mechanisms that determine the resource capabilities of thermoelectric converters 2, 59 (2006).
A.I. Markoliia, N.M. Sudak, E.P. Sabo, Atomic Energy, Creation and improvement of modules of thermoelectric generator of space NPP 89(1), 74 (2000) [in Russian].
D.Sh. Abdinov, D.N. Atamova, A.A. Movsum-zade et al., A method for manufacturing a thermopile and a protective coating for implementing same [in Russian]. Author’s Certificate № 821871 (1981).
V.I. Grishin, D.V. Kotlov, Method for manufacturing semiconductor legs for thermoelectric module and thermoelectric module. Patent WO/2015/126272 (2015).
M. Salvo, F. Smeacetto, F. D’Isanto et al., Journal of European Ceramic Society, Glass-ceramic oxidation protection of higher manganese silicide thermoelectric 39(1), 66 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.01.007.
J.S. Sakamoto, T. Caillat, J.-P. Fleurial, G.J. Snyder, Method of suppressing sublimation in advanced thermoelectric devices. US patent No US 7480984 B1 (2009).
B.N. Nikolskii, Chemist’s handbook. Vol.1 (Khimiia, Moscow, 1965).
L.I. Anatychuk, V.M. Kondratenko, O.J. Luste, P.T. Khavruniak, Inorganic Materials, Effect of evaporation of a volatile component on the electrical properties of CdSb VIII(4), 653 (1972).
D.M. Chizhikov, V.P. Schastlivyi, Tellurium and tellurides (Nauka, Moscow, 1966) [in Russian].
