Influence of Ca substitution by Mg on the Ca₃Co₄O₉ performances

Abstract

Ca3-xMgxCo4O9 polycrystalline thermoelectric ceramics with small amounts of Mg have been synthesized by the classical solid state method. Microstructural characterizations have shown that all the Mg has been incorporated into the Ca3Co4O9 structure and no Mg-based secondary phases have been identified. Apparent density measurements have shown that samples do not modify their density until 0.05 Mg content, decreasing for higher contents. Electrical resistivity decreases and Seebeck coefficient slightly raises when Mg content increases until 0.05 Mg addition. The improvement in both parameters leads to higher power factor values than the usually obtained in samples prepared by the conventional solid state routes and close to those obtained in textured materials.Se han preparado cerámicas termoeléctricas policristalinas de Ca3-xMgxCo4O9, con pequeñas cantidades de Mg, utilizando el método clásico de estado sólido. La caracterización microestructural ha mostrado que el Mg se ha incorporado en la estructura del Ca3Co4O9 y que no se han formado fases secundarias con el Mg. Las medidas de densidad aparente han mostrado que las muestras prácticamente poseen la misma densidad hasta un contenido de 0.05 Mg, disminuyendo para contenidos mayores. La resistividad eléctrica disminuye y el coeficiente Seebeck aumenta cuando el contenido de Mg se incrementa hasta valores de 0.05. La mejora de ambos parámetros conduce a valores del factor de potencia mayores que los obtenidos en muestras preparadas por la vía convencional de estado sólido, alcanzando valores próximos a los que se encuentran en materiales texturados.

Keywords

• Doping
• Sintering
• Cobaltites
• Electrical properties
• Thermopower
• Dopado
• Sinterizado
• Cobaltitas
• Propiedades eléctricas
• Poder termoeléctrico