热电材料研究进展

在介绍热电材料制冷工作原理，分析热电材料优值系数的基础上，介绍了300K以下热电材料的研究进展，分析了热电材料的制冷特点、现状和应用前景．     

不可逆热电制冷循环的性能优化准则

考虑了热电制冷循环中热阻、热漏和焦耳热等主要不可逆性，引入了特征参量功率消耗比r，借助装置设计参量X表征了内、外不可逆性，利用有限时间热力学建立了制冷功率、制冷系数与特征参量之间的基本优化关系，导出了协调制冷功率与制冷系数的参量r、X以及电流I的优化准则。     

同位素稀释热电离质谱法测定人血清中痕量铜和锌

采用热电离同位素稀释质谱法(ID-TIMS)准确测定了欧盟标准物质与测量研究院(EC-JRC-IRMM)组织的国际测量评估计划IMEP-17人血清样品中的痕量铜和锌。由于锌和铜都是易受污染的元素,本工作建立了仅用少量硝酸消解的低流程本底和适于热电离质谱测量的生物基体血清中痕量铜和锌的样品前处理方法;采用适当比例的硅胶和磷酸作为电离增强剂,在热电离质谱(TIMS)测量时获得了较高强度且稳定的铜和锌离子束;血清中痕量铜和锌的测量结果可直接溯源到国际单位mole。2种人血清样品中铜和锌测量结果的不确定度(k=2)分别为0.94%、0.83%和0.49%,测量值被EC-JRC-IRMM采用作为该样品的标准值。     

欠电势沉积Bi-Te基体系热电材料的平衡热力学分析

基于普通的能斯特方程, 建立了单原子层平衡电势的热力学模型. 据此, 分析了单原子层覆盖度以及电吸附价与欠电势之间的相互关系, 获得了沉积物与衬底之间干涉特性. 并且分析了Bi-Te基体系欠电势沉积热力学特性. 通过对Bi欠电势沉积在几个不同的金属衬底体系的分析阐明了功函数随覆盖度的变化机制. 研究了铋离子的浓度变化对铋的欠电势及覆盖度的影响关系, 结果表明, 铋在铂上欠电势沉积的体系在整个欠电势范围内具有恒定的电吸附价, 而铋在覆盖了一层碲的铂衬底上欠电势沉积的体系其电吸附价随覆盖度的增加而降低, 从热力学理论角度对铋在碲覆盖的衬底上导致欠电势负移的特性给予了解释.     

12兆瓦热电气多联产装置的开发

介绍了为解决某钢铁企业的中热值煤气，蒸汽和电的短缺而开发的一台12MW的热电气多联产装置，在该系统中，把一台流化床气化炉和一台75t/h循环流化床锅炉结合在一起，从而实现煤气和蒸汽联产，在详细介绍了该装置的设计思想和结构特点的同时，用所建的热电气多联产模型对该装置包括煤气产量，煤气成分，煤气热值和系统运行温度等在内的性能参数进行了预测。     

层状钴氧化物Bi2-xAgxSr2Co2O8-δ的高温热电性能及XPS研究

采用固相反应法制备了组成为Bi2-xAgxSr2Co2O8-δ（x=0.0,0.4,0.8,略写为BAC-222）的层状钴氧化物陶瓷。利用X-射线光电子能谱考察该类化合物的电子结构,结果表明钴离子以Co^3＋和Co^4＋混合价态形式存在,nCo^4＋/nCo^3＋的比例随着Ag掺杂的量增加而增加。O1s光电子谱显示在所有样品中均存在点阵氧和吸附氧。热电性能测试结果显示,随着Ag掺杂量的增加,电导率显著增加而Seebeck系数几乎保持不变,Ag的引入极大的影响了BAC-222的电子输运性质,其功率因子在1123K时达到了1.23×10^-4W·m^-1·K^-2,是一种具有很好应用前景的热电材料。     

Normalized Dynamic Characterization and Application of Multiple Heat Storage Materials Based on Standard Thermal Resistance北大核心CSCD

基于标准热阻和能量流法,推导出储热材料与换热流体的瞬态换热热阻,通过类比电路分析法,获得了储热-换热过程的瞬态热量流模型及动态响应时间常数。进一步引入节点温度,重新定义换热热阻,获得了储热与换热过程耦合的三阶电路瞬态热量流模型,求解得到了加热、储热和释热三类时间常数,可用于协同表征储热材料中储热与释热的快慢程度,从而实现了多类储热材料的归一化动态表征。通过数值模拟验证与应用对比分析,发现基于多时间常数的归一化动态模型用于表征储热材料的动态特性是可行的,可直接对不同换热、储热材料进行对比分析。案例分析发现与固体储热材料换热时,液态金属的动态换热能力优于熔融盐,而相比于水蒸气和CO₂,空气与陶瓷材料换热能更快达到稳态。     

Mn掺杂后三元黄铜矿结构半导体CuInTe2的缺陷特征与热电性能

三元黄铜矿结构(也称类金刚石结构)半导体是一类具有热电转换潜力的新型热电材料. 本次工作中采用电负性更小的Mn元素替换CuInTe₂黄铜矿结构半导体中的Cu元素, 设计制备贫Cu化合物Cu_1-xInMn_xTe₂. 研究表明, 当Mn含量较低时, Mn优先占位在In 位置产生受主缺陷Mn_In^-. 因此随着Mn含量的增大, 载流子浓度和电导率均得到改善. 但当Mn含量进一步增大后, Mn可同时占位在In位置和Cu位置, 除产生受主缺陷Mn_In^-外, 还能产生施主缺陷Mn_Cu⁺. 由于两类极性相反的缺陷之间的湮灭现象, 使得缺陷浓度及载流子浓度开始降低, 晶格结构畸变有变小趋势, 因此在高温下晶格热导率仅略有提高. 研究结果表明, 在某一特定的Mn含量(x=0.05)时, 材料具有最优的热电性能(ZT=0.84@810.0 K), 这一性能约是未掺杂CuInTe₂的2倍.     

一种充分利用热能的温差发电燃气灶

现今, 能源危机和环境污染的问题日益严重, 节能环保成为人们关注的话题. 本文介绍的温差发电是一 种绿色环保发电方式, 它可以合理利用太阳能、 地热能、 海洋热能、 工业余热等低品位能源转化为电能. 所提出的方 案主要是通过利用两种不同类型的热电转换材料两端产生温差进而形成电势差的物理原理研发出一种充分利用热 能的温差发电燃气灶, 不仅提高了原燃气灶对燃气的利用率, 而且还能将燃气余热转化为电能     

Bi2Te3/Sb超晶格纳米线的外延生长和热电测量

通过脉冲电沉积,外延生长出小单元长度的Bi₂Te₃/Sb超晶格纳米线.借助哈曼方法,测量了超晶格纳米线阵列的热电性能,330 K时的ZT值可达0.15.研究了Bi₂Te₃/Sb超晶格纳米线阵列器件的制冷或者加热能力,发现器件的上下表面的最大温差可以达到6.6 K.