La fisica della conversione termoelettrica dell'energia

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Titolo originale:

The Physics of Thermoelectric Energy Conversion

Contenuto del libro:

Questo libro illustra i principi della generazione e della refrigerazione termoelettrica a partire dalla scoperta degli effetti Seebeck e Peltier nel XIX secolo, passando per l'introduzione dei termoelementi a semiconduttore a metà del XX secolo fino al più recente sviluppo dei materiali nanostrutturati. Si dimostra che l'efficienza di un generatore termoelettrico e il coefficiente di prestazione di un frigorifero termoelettrico possono essere correlati a una quantità nota come figura di merito.

La figura di merito dipende dal coefficiente di Seebeck e dal rapporto tra conducibilità elettrica e termica. Si dimostra che le espressioni per questi parametri possono essere derivate dalla teoria delle bande dei solidi. Vengono discusse le condizioni per ottenere proprietà elettroniche favorevoli.

Vengono illustrati i metodi per selezionare i materiali con una bassa conducibilità termica del reticolo e vengono descritti i modi in cui è possibile migliorare la diffusione dei fononi. L'applicazione di questi principi è dimostrata per materiali specifici, tra cui le leghe di tellururo di bismuto, l'antimonio di bismuto, le leghe basate sul tellururo di piombo, il silicio-germanio e i materiali descritti come cristalli di elettroni fono-vetro.

È stato dimostrato che può essere vantaggioso utilizzare i meno noti effetti termoelettrici trasversali e gli effetti termomagnetici trasversali. Infine, vengono discussi gli aspetti pratici della generazione termoelettrica e della refrigerazione.

Il libro si rivolge a lettori che non hanno una conoscenza specialistica della fisica dello stato solido.