BiSbTe ve BiTeSe termoelektrik malzemelerine çeşitli katkılamaların termoelektrik özelliklere etkisinin incelenmesi
Investıgatıon of effect of varıous dopıngs on the thermoelectrıc propertıes ın BiSbTe and BiTeSe thermoelectrıc materıals
- Tez No: 893537
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞİNASİ BARIŞ EMRE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Küresel enerji taleplerinin artması ve iklim krizi, fosil yakıt tabanlı enerji kaynaklarının azaltılması için alternatif enerji teknolojilerinin geliştirilmesini kritik hale getirmektedir. Termoelektrik enerji dönüşüm teknolojileri, termoelektrik güç üretimi ve soğutma uygulamaları gibi yenilenebilir enerji teknolojilerinde kullanılmaktadır. Termoelektrik malzemelerin verimliliğinin artırılması sürdürülebilir enerji yönetimi ve alternatif yenilenebilir enerji dönüşüm teknolojilerine önemli katkılar sağlayacaktır. Bi2Te3 tabanlı termoelektrik malzemeler oda sıcaklığı yakınlarında üstün termoelektrik özellik göstermekte olup termoelektrik enerji dönüşüm teknolojileri uygulamalarında kullanılmaktadırlar. Bi2Te3 tabanlı malzemeler kompozisyonsal değişikler ve çeşitli katkılamalar ile n-tipi Bi2(Te,Se)3 ve p-tipi (Bi,Sb)2Te3 özellik göstermektedirler. Bu tez çalışmasında, p-tipi Bi0.5Sb1.5Te3 ve n-tipi Bi2Te2.2Se0.8 alaşımlarına farklı oranlarda Grafen katkısının ve soğuk izostatik pres basıncının yapısal ve termoelektrik özelliklere olan etkisi incelenmiştir. Alaşımlar katı hal yöntemi ile Ar atmosferi altında sinterleme fırınında üretilmiştir. Toz haline getirilen hacimsel alaşımlara farklı oranlarda Grafen katkısı yapılarak soğuk pres (Cold Pres, CP) ve soğuk izostatik pres (Cold Isostatic Pres, CIP) ile örnekler üretilmiştir. Örneklerin kompozisyon ve yapısal analizleri Taramalı Elektron mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-ışını (EDX) ve X-ışını Kırınım (XRD) deneyleri ile incelenmiştir. Arşimet yöntemi ile yoğunlukları belirlenen örneklerde CIP prosesi ile yoğunluğun büyük oranda arttığı gözlenmiştir. Termoelektrik özelliklerinin analizi için elektriksel iletkenlik, Seebeck katsayısı, Hall etkisi ve ısısal iletkenlik analizleri gerçekleştirilmiştir. En büyük termoelektrik güç faktörü CIP yapılan örneklerde n- tipi Bi2Te2.2Se0.8 alaşımı için 1.3 mW/mK2, p-tipi Bi0.5Sb1.5Te3 alaşımı için 3.2 mW/mK2 olarak elde edilmiştir. Termoelektrik değer parametresi ZT CIP ile üretilen n- tipi Bi2Te2.2Se0.8 alaşımda % 67 artarak 0.9, p-tipi Bi0.5Sb1.5Te3 alaşımında %32 artarak 2.1 olarak elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Increasing global energy demands and the climate crisis make the development of alternative energy technologies critical for the reduction of fossil fuel-based energy sources. Thermoelectric energy conversion technologies are used in renewable energy technologies such as thermoelectric power generation and cooling applications. Increasing the efficiency of thermoelectric materials will make significant contributions to sustainable energy management and alternative renewable energy conversion technologies. Bi2Te3-based thermoelectric materials demonstrate superior thermoelectric properties near room temperature and have been utilized in thermoelectric energy conversion technologies. Bi2Te3-based materials show n-type Bi2(Te,Se)3 and p-type (Bi,Sb)2Te3 properties with compositional alterations and various dopings. In this thesis, the effect of different ratios of graphene doping and cold isostatic pressures on the structural and thermoelectric properties of p-type Bi0.5Sb1.5Te3 and n-type Bi2Te2.2Se0.8 alloys were investigated. The alloys were produced by the solid state method using a sintering furnace under Ar atmosphere. Samples were produced by cold press (Cold Press, CP) and cold isostatic press (Cold Isostatic Press, CIP) by doping different ratios of Graphene to the powdered bulk alloys. The composition and structural analysis of the samples were investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray (EDX) and X-ray Diffraction (XRD) experiments. It was observed that the density of the samples increased significantly with the CIP process, whose densities were determined by the Archimedes method. Electrical conductivity, Seebeck coefficient, Hall effect and thermal conductivity analyses were performed to analyze the thermoelectric properties. The largest thermoelectric power factor was obtained as 1.3 mW/mK2 for n-type Bi2Te2.2Se0.8 alloy and 3.2 mW/mK2 for p-type Bi0.5Sb1.5Te3 alloy. The thermoelectric value parameter increased by 67% to 0.9 for n-type Bi2Te2.2Se0.8 alloy and increased by 32% to 2.1 for p-type Bi0.5Sb1.5Te3 alloy produced by CIP
Benzer Tezler
- Atık ısı-elektrik enerjisi dönüşümü sağlayan farklı tip termoelektrik sistemlerin deneysel ve teorik analizi
Experimental and theoretical analysis of different thermoelectric systems providing waste heat-electrical energy conversion
AMINU YUSUF
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT BALLIKAYA
- Nanokristal katkılanmış yüksek termoelektrik verimli bixsbytez malzemelerinin SPS ile üretim süreçlerinin tasarlanması ve optimizasyonu
Design and optimization of manufacturing processes of nanocrystal doped high thermoelectric efficient bixsbytez materials with SPS
REYHAN BAŞAR BOZ
Doktora
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET TURAN
PROF. DR. CEM SEVİK
- Bi tabanlı yarıiletken malzemelerin termoelektrik özelliklerinin boyuta bağlı olarak değişiminin incelenmesi
Investigation of size dependent thermoelectric properties ofBi based semiconductor materials
MERT MİRAÇ ÇİÇEK
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİNASİ BARIŞ EMRE
- Topolojik yalıtkanlar
Topological insulators
TURGUT FATİH KASALAK
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİF BABANLI
- Fen bilgisi öğretmen adaylarının bilimsel süreç becerilerini geliştirmesinde ve kavramsal değişim sağlamasında zenginleştirilmiş laboratuar rehber materyallerinin etkisi
The effect of enriched laboratory guide materials on improving science process skills and conceptual change of prospective science teachers
FETHİYE KARSLI
Doktora
Türkçe
2011
Eğitim ve ÖğretimKaradeniz Teknik ÜniversitesiOrtaöğretim Fen ve Matematik Alanları Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİPAŞA AYAS