สืบค้นเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) จากฐานข้อมูลวิทยานิพนธ์ (Thesis Database) ของบัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยราชภัฏสกลนคร
การสังเคราะห์วัสดุออกไซด์เทอร์โมอิเล็กทริกชนิดเอ็น แคลเซียมแมงกานีสออกไซด์ (CaMnO3) และชนิดพี แคลเซียมโคบอลต์ออกไซด์ (Ca3Co4O9) จากสารตั้งต้นระดับนาโนด้วยวิธีปฏิกิริยาสถานะของแข็ง มีการบดเพื่อลดขนาดอนุภาคด้วยโถบดลูกอาร์เกต การเผาไล่สิ่งเจือปน และการอัดเผาผลึกด้วยวิธีการอัดร้อน ศึกษาโครงสร้างผลึกและสัณฐานวิทยาโดยใช้ XRD และ FE-SEM วัดสมบัติทางเทอร์โมอิเล็กทริกของ n-CaMnO3 และ p-Ca3Co4O9 จากอุณหภูมิห้องถึง 973 K เช่นวัดค่าสัมประสิทธิ์ซีเบก ค่าสภาพต้านทานไฟฟ้า ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า และค่าสภาพนำความร้อน
ผลการวิจัยพบว่า วัสดุนาโนออกไซด์เทอร์โมอิเล็กทริกชนิดเอ็น CaMnO3 มีขนาดอนุภาคเล็กลงเมื่อผ่านการบด การอัดร้อนใช้ระยะเวลาสั้นเพื่อคงความเป็นผลึกในระดับนาโน พบว่าวัสดุนี้มีโครงสร้างผลึกเดี่ยวแบบออโธรอมบิก ซึ่งค่าสัมประสิทธิ์ซีเบกมีค่าเป็นลบ มีค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าและความหนาแน่นสัมพันธ์ต่ำกว่าสารอ้างอิงที่มีการสังเคราะห์ในระดับไมโคร ทำให้สัมประสิทธิ์ซีเบกมีค่าลดลงและค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าสูงขึ้น เนื่องจากความสัมพันธ์ที่กล่าวมาทำให้ค่า ของ n-CaMnO3 อยู่ที่ 0.008 ในส่วนของ วัสดุนาโนออกไซด์เทอร์โมอิเล็กทริกชนิดพี Ca3Co4O9 พบว่ามีการเรียงซ้อนตัวกันของชั้นโครงสร้างแบบโซเดียมคลอไรด์ (rock-salt structure) ประกบระหว่างชั้นโครงสร้างเฮกซะกอลนอลสองชั้นตามแกน c มีความหนาแน่นสัมพัทธ์มากกว่า 94.87% การอัดร้อนใช้ระยะเวลาสั้นเพื่อคงความเป็นผลึกในระดับนาโนทำให้ค่าสัมประสิทธิ์ซีเบกสูงขึ้น และมีค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าและสภาพนำความร้อนลดลงซึ่งมีค่า 0.73 W/mK ที่อุณหภูมิ 973 K ทำให้ค่า เพิ่มมากขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ซึ่งมีค่า 0.25 จึงเหมาะที่จะนำไปประดิษฐ์เป็นวัสดุเทอร์ โมอิเล็กทริกชนิดพี
การประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกแบบแนวนอน 1 คู่ และ 2 คู่ ด้วยวัสดุออกไซด์เทอร์โมอิเล็กทริกชนิดเอ็น CaMnO3 และชนิดพี Ca3Co4O9 เชื่อมต่อด้วยขั้วไฟฟ้าเงิน ที่ผลต่างอุณหภูมิ 473 เคลวิน วัดความต่างศักย์ไฟฟ้า (electric potential difference, ) กำลังไฟฟ้าด้านออก (output power, ) และกระแสไฟฟ้า (current, ) เพื่อวิเคราะห์ความเป็นไปได้ในการผลิตไฟฟ้า พบว่า 1 คู่ 2 คู่ (แบบอนุกรม และขนาน) มีค่าความต้านทาน 0.33 k, 27.5 k, และ 2.14 k ตามลำดับ มีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามผลต่างอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น โดยมีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงสุดของ 1 คู่ มีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าวงจรเปิด 82.14 mV มีค่ากระแสไฟฟ้า 0.14 mA มีค่ากำลังไฟฟ้าด้านออกสูงสุดที่ 7.30 W ในขณะที่ ต่อ 2 คู่ (แบบ อนุกรม) มีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าวงจรเปิด 82.27 mV กระแสไฟฟ้า 0.15 mA ค่ากำลังไฟฟ้าด้านออกสูงสุดที่ 6.12 W และ 2 คู่ (แบบขนาน) มีค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าวงจร 100.59 mV กระแสไฟฟ้า 0.16 mA โดยมีค่ากำลังไฟฟ้าด้านออกสูงสุดที่ 7.46 W ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการวิจัยครั้งนี้แสดงการเพิ่มประสิทธิภาพให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกจากวัสดุออกไซด์ให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น
The thermoelectric oxides n-type calcium manganese oxide (CaMnO3) and p-type calcium cobalt oxide (Ca3Co4O9) were synthesized from nano precursor powder using a solid-state reaction method. It consists of a grinding powder to reduce particle size by mill agate jar, incineration to remove impurities, and a hot-pressing method to compress the crystals. The crystal structure and morphology were studied by XRD and FE-SEM. The thermoelectric properties from an ambient temperature to 973 K of the n-CaMnO3 and p-Ca3Co4O9 samples that were measured consists of the Seebeck coefficient, electrical resistivity, power factor, and thermal conductivity.
The results showed that after milling, the n-type CaMnO3 material has a reduced particle size. The crystalline nano sizes could be sustained in a short time by hot pressing. The material was identified as an orthorhombic single-crystal structure. The Seebeck coefficient has shown a negative in this case. The values of electrical resistivity and relative density have lower than those of micro-synthesized references. It has a reduced Seebeck coefficient and a higher resistivity. As a result, the value of n-CaMnO3 has highest about 0.008.
The crystal structure of Ca3Co4O9 is consisting of alternate stacking sub-systems with a two-dimensional triangular lattice of rock-salt-structure [Ca2CoO3] layers sandwiched between two hexagonal [CoO2] layers along c-axis. It has a relative density of 94.87 %. It is hot-pressed for a short time to keep the nano-scale crystallinity, which results in increasing Seebeck coefficient. As well as electrical resistivity and thermal conductivity were decreased with increasing temperature (0.73 mW/K) leading to an increase of (0.25). As a result, it is suitable for fabrication into p-type of thermoelectric materials.
Fabrication the horizontal of one-pair and two-pair thermoelectric generator using n-type CaMnO3 and p-type Ca3Co4O9 thermoelectric oxide materials coupled connected with silver electrodes. At the differential difference 473 K was measured the electric potential difference, output power ( ), and current. To investigate the possibility of generating electricity for 3 horizontal shape thermoelectric devices, it was observed that resistances around 1 pair (0.33 k), 2 pairs with series circuit (27.5 k), and 2 pairs with parallel circuit (2.14 k), respectively. The electric potential difference was increased with increasing the temperature difference. The maximum potential difference of 1 pair is 82.14 mV, with current value of 0.14 mA and of 7.30 W. Therefore, 2 pairs connected with series circuit has maximum potential difference about 82.27 mV, with current value of 0.15 mA and of 6.12 W. Finally, the electric potential difference of 2 pairs connected with parallel circuit is 100.59 mV, current 0.16 mA, and 7.46 W respectively indicating that this research a higher efficiency of horizontal thermoelectric generators constructed of oxide materials.
ลำดับที่ | ดาวน์โหลดไฟล์ | ขนาดไฟล์ |
1 | fulltext | 9,767.48 KB |