НЕОРГАНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ СУБЛИМАЦИИ ВЕТВЕЙ ТЕРМОБАТАРЕЙ НА ОСНОВЕ СПЛАВА SIGE

Ф.П. Басария, Г.В. Бокучава, К.Г.Барбакадзе, Г.Ш.Дарсавелидзе
(Грузия)

Поликристаллические сплавы SiGe являются высокотемпературными термоэлектрическими материалами и широко используются для изготовления p- и n-ветвей термоэлектрических батарей, рабочая температура которых выше 10000С. При таких температурах имеет место испарение германия и легирующих материалов (бора и фосфора) из сплавов SiGe. Этот процесс может вызвать заметное ухудшение термоэлектрических характеристик термоэлектрического преобразователя и снижение продолжительности его рабочего ресурса. Это обстоятельство свидетельствует о необходимости формирования антисублимационного покрытия на поверхности ветвей термоэлементов, совместимого по своим физико-химическим свойствам с их характеристиками. На практике для решения указанной проблемы широко используют нитрид кремния и высокотемпературные органические и неорганические материалы. Это обусловлено наличием относительно простых технологических процессов их получения и практического применения. Указанные материалы характеризуются высокой хрупкостью или становятся хрупкими в процессе работы термобатарей при высоких температурах. В случае органических материаловдополнительно выделяются жидкие углеводороды, которые при высоких температурах образуют углерод. Вследствие этого ухудшаются электроизоляционные характеристики термобатарей, что часто приводит к короткому замыканию. В процессе работы термобатарей нередко имеют место как запланированное, так и незапланированное изменение температуры. Оно может стать причиной нарушения сплошности  (однородности) тонкого слоя защитного покрытия.

Нами создано высокотемпературное электроизоляционно-антисублимационное покрытие на основе стеклоэмали для защиты от сублимации p- и n-ветвей термоэлементов на основе SiGe. Варьированием химического состава стеклофритт получена стеклоэмаль, которая при температурах 1000-11000С удовлетворяет требованиям к физико-химическим свойствам антисублимационных покрытий. На базе натриевого жидкого стекла Na2O·nSiO2 разработан следующий химический состав стеклофритты: Na2O-K2O-ZnO-Cr2O3-Al2O3-SiO2. На основании этих материалов на поверхности p- и n-ветвей термоэлементов SiGe сформировано высокотемпературное антисублимационное покрытие высшего качества. Предложенный материал может сохранить на исходном уровне прочность соединения ветвей термо-элементов, их электрическую изоляцию и антисублимационные свойства в случае изменения температуры термоэлектрогенератора со скоростью ≈100 град/мин в интервале температур 1000-250С.

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ В ОТДАЛЕННЫХ ГОРНЫХ РАЙОНАХ

МЕРАБ ЧИРАКАДЗЕ

Грузинский технический университет
Инновационный центр возобновляемой энергии и энергоэффективности

ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР

МЕРАБ ЧИРАКАДЗЕ

Грузинский технический университет
Инновационный центр возобновляемой энергии и энергоэффективности