Dissertação

New Sulfides for Thermoelectric Applications EVALUATED

Os materiais termoelétricos atualmente comercializados contêm elementos raros, caros e tóxicos, sendo necessário alternativas baratas, abundantes e sustentáveis, tais como alguns sulfuretos metálicos. Este projeto consiste na preparação de FeS2 (pirite), NiS2 (vaesite) e CoSbS (paracostibite), por técnicas de reação no estado sólido, prensagem a quente e tratamento térmico. Também foram preparadas pirite e paracostibite com modificações na composição química. Foi realizada a caraterização da estrutura cristalina, composição química, estabilidade térmica, estrutura eletrónica e propriedades de transporte elétrico. Foram obtidas pirite e vaesite monofásicas. A paracostibite contém pequenas quantidades de β -CoS, persistindo após tratamento térmico. Foram alcançadas densidades relativas elevadas (>90%). Para diferentes condições de consolidação, não foram detetadas distorções significativas na estrutura cristalina. Contudo, estas aumentaram com a modificações da composição inicial. Foi verificada uma forte dessulfurização acima de 340ºC na pirite e vaesite, e 800ºC na paracostibite. O poder termoelétrico negativo da pirite contradiz os cálculos ab-initio, que indicam semiconductividade tipo-p. Foi obtido um fator de potência (α2/ρ) de 0.2 µWK-2m-1, a 300K, para a pirite pura e 105.5 µWK-2m-1 para a pirite com cobalto e selénio. A estrutura de bandas da vaesite, típica de um metal, contraria os resultados experimentais. Foi obtido um α2/ρ (300K) de 14.1 µWK-2m-1. Foi medido um α2/ρ de 72 µWK-2m-1, para a paracostibite com níquel. O poder termoelétrico negativo também contraria os cálculos ab-initio, que sugerem semiconductividade tipo-p. Estes resultados são um bom ponto de partida para uma futura melhoria das propriedades termoelétricas, através da otimização da composição inicial e microestrutura.
Materiais termoelétricos, sulfuretos, pirite, vaesite, paracostibite, fator de potência

Junho 24, 2019, 15:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Elsa Maria Simões Branco Lopes

Departamento de Engenharia e Ciências Nucleares (DECN)

Investigador Auxiliar

ORIENTADOR

António Cândido Lampreia Pereira Gonçalves

Departamento de Química, Instituto Tecnológico e Nuclear

Investigador Coordenador