[发明专利]Fe或Fe基合金用于Zintl相热电器件接头的应用

说明书

本发明提供了一种Fe或Fe基合金用于Zintl相热电器件电极的应用，所述Zintl相热电器件的热电材料为AB₂Sb₂型，所述Fe或Fe基合金为Zintl相热电器件的热电材料的电极材料；其中，A为Ba、Sr、Eu、Ca、Yb、Sm、M元素，B为Mg、Cd、Mn、Zn元素，且A与B为不同的元素。采用本发明的技术方案，采用Fe或Fe基合金作为接触层的电极材料，对AB₂Sb₂型Zintl相热电材料的互连具有很强的适用性，减小了电极材料与热电材料的界面热应力，得到了较高的连接强度，并且有效控制的界面的元素扩散与反应，提高了接头的热稳定性，且制备工艺简单、成本较低、适合工业化生产。

技术领域

本发明属于热电材料技术领域，尤其涉及一种Fe或Fe基合金用于Zintl相热电器件接头的应用。

背景技术

我国的原油进口依存度高达60％，能源问题已经成为制约我国经济发展的重要瓶颈，热电发电技术在太阳热能发电和废热资源化领域的应用对缓解我国对化石类能源的依赖有重要的战略意义。热电材料是一种能够实现热能和电能相互转化的功能材料，可用于太阳能、工业余热、汽车排放废热的转化利用及热电制冷等许多领域。采用热电材料制造的制冷和发电系统具有体积小、重量轻、使用寿命长、工作中无噪音、无污染等优点。

对于热电器件，其性能由无量纲优值ZT_Device＝ZT_Material.L/(L+2ρ_c·σ)表征，其中L是热电支脚的长度，ZT_Materia是热电材料在高温端和低温段之间的有效转换参数，σ是热电材料的电导率，ρc是热电材料与电极材料之间的接触电阻。接触电阻的存在，会使器件在界面处产生额外的功率损耗，使实际热电器件的转换效率下降。为了减少热电器件在输出功率上的损失，有必要将接触电阻率控制在相对可忽略的水平内。

此外，热电接头还必须具备一定的连接强度。界面处元素的扩散固溶有利于获得更紧密的连接，达到较高连接强度。但是当元素相互扩散后形成的界面新相对接头力学性能有较大影响。热电器件往往需要长时间服役在极端温度条件下，高温端热电接头由于较高的热流输入，元素的剧烈扩散与中间相的大量形成是导致器件效率降低乃至失效的主要原因，因此需要保证热电器件高温长时间服役的可靠性。调控接头界面元素的扩散程度，实现具有一定连接强度的热稳定性接头是热电器件研究的重难点之一。

实现低接触电阻、高连接强度以及高温服役热稳定性是热电器件连接的要求，但目前很多热电材料的电极连接还远未达到这个要求。因此，寻找匹配的电极材料以及合适的连接工艺是开发热电器件的一个重要研究方向。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种Fe或Fe基合金用于Zintl相热电器件电极的应用，该接头与AB₂Sb₂型Zintl相热电材料具有较低的界面接触电阻，较高的连接强度以及良好的界面稳定性。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种Fe或Fe基合金用于Zintl相热电器件电极的应用，所述Zintl相热电器件的热电材料为AB₂Sb₂型，所述Fe或Fe基合金为Zintl相热电器件的热电材料的电极材料；其中，A为Ba、Sr、Eu、Ca、Yb、Sm、M元素，B为Mg、Cd、Mn、Zn元素，且A与B为不同的元素。

作为本发明的进一步改进，所述Fe基合金为304不锈钢、Fe_100-xSb_x或Fe_100-yZn_y，其中，10≤x≤30，10≤y≤40。