L’effet Seebeck permet la conversion directe de la chaleur en énergie électrique.
Pour une utilisation économique de cet effet, il faut des matériaux dans lesquels une différence de température donnée génère la tension électrique la plus élevée possible.
Depuis plusieurs années, la recherche travaille intensivement à la mise au point de tels matériaux.
Une fiabilité et une reproductibilité élevées des résultats des mesures effectuées sur ces matériaux sont indispensables.
Des relevés fiables sont également à la base de la compréhension des processus thermodynamiques.
L’évaluation de l’efficacité de la conversion énergétique est basée sur ce que l’on appelle la figure de mérite thermoélectrique ZT.
Son calcul est basé sur le coefficient Seebeck (S en [V / K]), la conductivité électrique (Sigma en [S / m]), la température moyenne absolue (T en [K]) et la conductivité thermique (Lambda en [W / (m · K)]).
Les valeurs produites par une méthode de mesure sont toujours soumises à un certain degré d’incertitude.
Le calcul de ZT nécessite la mesure des quatre paramètres thermiques mentionnés.
Les incertitudes de mesure des différentes méthodes se multiplient et conduisent à un résultat qui peut s’écarter fortement de la valeur réelle.
Linseis propose avec le LZT-Meter ou le LSR-3/4 une plate-forme d’appareils qui enregistre simultanément les différentes grandeurs.
Le logiciel intégré corrige les effets de distorsion et fournit directement la valeur ZT en plus des valeurs individuelles des matériaux.
Comme le carré du coefficient Seebeck est inclus dans le calcul de cette grandeur, Linseis attache une importance particulière à la précision de cette mesure.
Sources d'erreur dans la mesure du coefficient Seebeck
Pour mesurer le coefficient Seebeck, deux thermocouples sont utilisés pour déterminer la différence de température entre deux points de contact d’un échantillon chauffé que d’un seul côté.
La différence de tension est mesurée entre deux fils homopolaires de ces mêmes thermocouples.
La pente de la droite tension-différénce de température correspond au coefficient Seebeck.
En tant qu’interférence pour la mesure, il faut tenir compte du fait que les fils des thermocouples ont leur propre coefficient Seebeck.
En outre, pour une différence de température de 0 K, il se produit souvent une différence de tension non nulle, qui doit être prise en compte en tant que tension de décalage spécifique à l’appareil.
Ces influences physiques compliquent le processus de mesure.
La plate-forme LINSEIS LSR ayant été soigneusement développée pour tenir compte de ces facteurs, les appareils de mesure offrent une répétabilité et une précision élevées.
D'autres causes d'imprécisions dans la mesure du coefficient Seebeck sont:
- des écarts de linéarité importants de la courbe température-tension,
- le manque d’entretien des thermocouples utilisés
et - le mauvais contact (électrique) entre les thermocouples et l’échantillon
Il est possible d’éviter les écarts de linéarité importants de la courbe température-tension en choisissant la différence de température optimale.
Les thermocouples doivent être étalonnés régulièrement.
En cas de contamination, d’endommagements dus à des réactions chimiques avec l’échantillon et d’usure importante, les thermocouples doivent être remplacés.
La pression de contact thermocouple-échantillon doit être suffisamment élevée, mais ne doit pas entraîner de déformations de l’échantillon.
