Transport properties of thermoelectric materials displaying structural phase transition
Yapısal faz geçişi gösteren termoelektrik malzemelerin taşınım özellikleri
- Tez No: 816358
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UMUT AYDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Mühendislik Bilimleri, Chemistry, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yenilenebilir, sürdürülebilir ve çevre dostu enerji dönüştürme teknolojilerinin geliştirilmesi, mevcut ve yaklaşmakta olan küresel enerji krizinin üstesinden gelmek için çok önemlidir. Termoelektrik malzemeler kullanılarak atık ısı geri kazanımı, enerji sürdürülebilirliğini desteklemek için umut verici bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. Termoelektrik malzemelerin verimliliği, ısıyı elektriğe dönüştürme verimliliğini temsil eden zT değerlerine bağlıdır. Termoelektrik malzemelerde optimum zT değerlerine ulaşmak, taşınım özelliklerinin birbirine bağlı olması nedeniyle karmaşık ve zorlu bir görevdir. Bu tez çalışması, faz değiştiren ikili bakır kalkojenitler (Cu3-xTe2 ve Cu2Se) ve Li3Sb'nin yanı sıra p-tipi NbCoSn malzemelerinin sentezi, karakterizasyonu ve termoelektrik taşınım özelliklerinin ayrıntılı bir araştırmadır. Sentetik rickardite minerali, Cu3-xTe2 iki faz geçişi göstermiştir ve ikinci faz geçiş sonrası termoelektrik performansında artış gözlemlenmiştir. Buna ek olarak, Zn- ve Ag-ikameleri, faz geçiş sıcaklığını ve taşınım özelliklerini etkilemiştir. Bunun yanı sıra, başka bir orta sıcaklık termoelektrik malzemesi olan Cu2Se malzemesinin performansı incelenmiştir. Bu çalışma için iki sentez yöntemi kullanılmış olup, nano-B veya C-kaplı nano-B'nin eklemesinin taşınım özelliklerine etkisi araştırılmıştır. c-Li3Sb, yüksek enerjili bilyeli öğütme yöntemiyle sentezlenmiş olup stres/basınç kaynaklı faz geçişi gözlemlenmiştir. c-Li3Sb'nin termoelektrik özellikleri, dejenere yarı iletken davranış göstermiştir, ancak havaya olan duyarlılığı, enerji toplama uygulamalarında zorluklar oluşturmaktadır. Bunun dışında, p-tipi NbCoSn'nin zayıf termoelektrik performansı, Co-eksikliği ve Zr-ikame yöntemleri kullanılarak araştırılmıştır. Zr ikamesinin, malzemenin termoelektrik özelliklerini iyileştirmede daha etkili olduğu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Developing renewable, sustainable, and environmentally friendly energy conversion technologies is crucial for addressing the global energy crisis. Waste heat recovery using thermoelectric materials has emerged as a promising solution to support energy sustainability. The efficiency of thermoelectric materials depends on their figure of merit, zT, which represents their ability to convert heat into electricity. However, achieving optimal zT values in thermoelectric materials is a complex task due to the interdependence of transport properties. This thesis study focused on phase-changing binary copper chalcogenides (Cu3-xTe2 and Cu2Se) and Li3Sb, as well as a p-type half-Heusler compound, NbCoSn, to investigate their synthesis, characterization, and thermoelectric properties. Synthetic rickardite mineral, Cu3-xTe2 samples exhibited phase transitions, with the second transition leading to improved thermoelectric performance. Zn- and Ag-substitution on the samples affected the phase transition temperature and transport properties. Cu2Se, another thermoelectric material, was studied for its mid-temperature thermoelectric performance. Two synthesis methods were employed, and the incorporation of nano-B or C-coated nano-B was investigated. The study on c-Li3Sb focused on its high-energy ball milling synthesis method and observed stress/pressure-induced phase transitions. The thermoelectric properties of c-Li3Sb showed degenerate semiconducting behavior, but its air sensitivity posed challenges for implementation in energy harvesting applications. Addressing the poor thermoelectric performance of p-type NbCoSn was investigated through Co-deficiency and Zr-substitution. Zr-substitution was found to be more effective in improving the thermoelectric properties of the material.
Benzer Tezler
- Effect of transition metal substitution on high-temperature properties of thermoelectric materials
Termoelektrik malzemelerin yüksek sıcaklık özellikleri üzerine geçiş metali katkılamanın etkisi
MURAT GÜNEŞ
Doktora
İngilizce
2014
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. AHMET MACİT ÖZENBAŞ
PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Implications of the anisotropic Mexican-hat band structure in 2D materials on their thermoelectric properties: An analytical and computational investigation
İki boyutlu (2B) malzemelerde anizotropik Meksika-şapkası bant yapısının termoelektrik özellikleri üzerindeki etkileri: Analitik ve hesaplamalı bir inceleme
MUHAMMAD HILAL
Doktora
İngilizce
2025
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. OĞUZ GÜLSEREN
- Optimization of the electronic, thermal and mechanical properties of Bi2Te3-based room temperature thermoelectric materials
Oda sıcaklığında kullanılan bizmut tellür tabanlı termoelektrik malzemelerin elektrik, ısıl ve mekanik özelliklerinin optimizasyonu
KIVANÇ SAĞLIK
- Bazı 2-boyutlu yarıiletken malzemelerin termoelektrik özellikleri
Thermoelectric properties of some 2D-semiconductor materials
BURAK ARAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Fizik ve Fizik MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YELDA KADIOĞLU
- Bazı alkali tabanlı tam-heusler malzemelerin termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Thermoelectric properties of some alkaline based full-heusler materials from first-principles
OĞUZHAN YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TANJU GÜREL