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Enhanced thermoelectric performance in p-type ZrCoSb based half-Heusler alloys employing nanostructuring and compositional modulation

引用

Journal of Materiomics 2019年第1期5卷 94-102页

作者： Nagendra S.Chauhan Sivaiah Bathula Avinash Vishwakarma Ruchi Bhardwaj Kishor Kumar Johari bhasker gahtori Ajay Dhar Academy of Scientific&Innovative Research(AcSIR) CSIR-National Physical LaboratoryNew Delhi 110012India Division of Advanced Materials and Devices Metrology CSIR-National Physical LaboratoryDr.K.S.Krishnan MargNew Delhi 110012India

ZrCoSb based half-Heusler(HH)alloys have been widely studied as a p-type thermoelectric(TE)material for power generation applications in the mid-temperature ***,their intrinsically high thermal conductivity has been found to be detrimental for the improvement in their thermoelectric figure-of-merit(ZT),which presently is far below *** the current work,a state-of-the-art ZT~1.1 at 873 K was realized in an optimized composition of nanostructured Zr1-xHfxCoSb_(0.9)Sn_(0.1) HH alloys by employing compositional modulation ***-by-grain compositional variations,which leads to a substantial increase in its power factor coupled with a concurrent decrease in its thermal *** reduction in the phonon mean-free-path is observed on Hf substitution,which is comparable to the average crystallite size(~25 nm),thus leading to a very low thermal conductivity of~2.2Wm^(-1)K^(-1) at 873 K,which is amongst the lowest reported in HH *** TE device characteristics,estimated using cumulative temperature dependence model for quantitative evaluation of TE performance,yielded an output power density of~10 Wcm2 with a leg efficiency of~10%in the optimized composition of nanostructured Zr_(1-x)Hf_(x)CoSb_(0.9)Sn_(0.1) HH alloys,which is comparable to the reported efficiencies of other state-of-the-art TE materials.

关键词： Half Heuslers Iso-electronic Waste heat recovery Mid-temperature Efficiency Compositional modulation

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