SiGe შენადნობების ფუძეზე შექმნილი თერმობატარეების შტოების სუბლიმაციისაგან დამცავი არაორგანული მასალა

ფ.ბასარია, გ.ბოკუჩავა, კ.ბარბაქაძე, გ.დარსაველიძე
(საქართველო)

პოლიკრისტალური SiGe შენადნობები წარმოადგენენ მაღალტემპერატურულ თერმოელექტრულ მასალებს. თერმოელექტრული ბატარეის შემადგენელი n- და p-ტიპის შტოების შესაქმნელად, რომლების სამუშაო ტემპერატურა აღემატება 10000C. ასეთ ტემპერატურებზე ადგილი აქვს SiGe შენადნობებიდან გერმანიუმისა და მალეგირებელი ელემენტების ბორისა და ფოსფორის აორთქლებას. ეს იწვევს თერმოგარდამქმნელების მახასიათებლების გაუარესებასა და მუშაობის დროის ხანგრძლივობის შემცირებას. ეს გარემოება განაპირობებს თერმოელემენტების შტოების ზედაპირზე ქიმიურ-ფიზიკური თვისებებით შეთავსებადი ანტისუბლიმაციური დანაფარის შექმნის აუცილებლობას. 

აღნიშნული პრობლემის გადასაწყვეტად ხშირ შემთხვევაში იყენებენ სილიციუმის ნიტრიდს, მაღალტემპერატურულ ორგანულ და არაორგანულ მასალებს, რაც განპირობებულია მათი შედარებით მარტივი მიღებისა და გამოყენების ტექნოლოგიური პირობებით. აღსანიშნავია, რომ ისინი ხასიათდებიან მაღალი სიმყიფით ან ხდებიან მყიფე თერმობატარეის მაღალ ტემპერატურაზე მუშაობის პირობებში. ორგანული ნივთიერების შემთხვევაში დამატებით გამოიყოფა თხევადი ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც მაღალ ტემპერატურებზე წარმოქმნიან ნახშირბადს. ეს იწვევს თერმობატარეის ელექტრული იზოლაციის გაუარესებას, ხშირ შემთხვევაში კი მის მოკლე ჩართვას.

თერმობატარეების მუშაობის პროცესში მოსალოდნელია ტემპერატურის გეგმიური და არა გეგმიური ცვალებადობა და მყიფე ანტისუბლიმაციური დანაფარის მთლიანობის დარღვევა. 

განხორციელდა მინა-მინანქრის საფუძველზემაღალტემპერატურული ანტისუბლიმაციურ-ელექტროიზოლაციური მასალის შექმნის სამუშაოები SiGe შენადნობისაგან დამზადებული თერმოელემენტების n- და p-ტიპის შტოების აორთქლებისაგან დასაცავად. მინა-ფრიტის სისტემის ქიმიური შედგენილობის ცვლილებით მიღებულია მინა-მინანქარი, რომელიც 1000-11000C ტემპერატურებზე აკმაყოფილებს დანაფარის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებებისადმი მოთხოვნებს.

შერჩეულ იქნა ნატრიუმის თხევადი მინა Na2O-nSiO2და დამუშავდა ფრიტირირებული მინის სისტემის შემდეგი ქიმიური შემადგენლობა Na2O-K2O-ZnO-Cr2O3-Al2O3-SiO2. ამ მასალების საფუძველზე თერმოელემენტების SiGen- და p-ტიპის შტოების ზედაპირზე დაფენილ იქნა უმაღლესი ხარისხის და მაღალი ტემპერატურული თვისებების მქონე ანტისუბლიმაციური დანაფარი. შემოთავაზებულ მასალას შეუძლია შეინარჩუნოს საწყის დონეზე შტოების  შეერთების სიმტკიცე, ელექტრული იზოლაცია და ანტისუბლიმაციური თვისებები 1000-25 0C ინტერვალში ტემპერატურის 100 გრად/წთ სიჩქარით ცვლილების პირობებში. 

ნატრიუმიანი თხევადი მინის Na2O-n.SiO2ფუძეზე დამუშავდა შემდეგი შედგენილობის მინა-ფრიტი: Na2O-K2O-ZnO-Cr2O3-Al2O3-SiO2. აღნიშნული მასალისაგან SiGe თერმოელემენტების n- და p- შტოებზე შეიქმნა მაღალი ხარისხის მაღალტემპერატურული ანტისუბლიმაციური დანაფარი.

განახლებადი ენერგიის და ენერგოეფექტური საშუალებების კომპლექსური გამოყენება მაღალმთიანი რეგიონის მცირედდასახლებულ სოფლებში

მერაბ ჭირაქაძე

საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტი
განახლებადი ენერგიის და ენერგოეფექტურობის საინოვაციო ცენტრი

სითბოს აკუმულატორი

მერაბ ჭირაქაძე

საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტი
განახლებადი ენერგიის და ენერგოეფექტურობის საინოვაციო ცენტრი