热电发电机驱动热电制冷机联合系统最优性能

用非平衡热力学与有限时间热力学相结合的方法,考虑装置内部的Seebeck效应、Peltier效应、焦耳热效应、傅立叶效应及装置与热源间传热损失,建立了牛顿传热规律下热电发电机驱动热电制冷机联合系统的有限时间热力学模型,得到装置制冷率和制冷系数的解析式.在装置热电单元总数和换热器总换热面积一定的条件下,优化热电单元和换热面积的分配,获得装置的最大制冷率和制冷系数,并着重分析了热电发电机高温热源温度和热电制冷机制冷空间温度对装置最优性能的影响.结果表明,优化可以有效地提高装置制冷率和制冷系数,增大装置极限制冷温差,拓宽装置工作范围.     

半导体热电效应演示实验优化

对半导体热电效应演示实验装置进行优化改进,使用大屏数字温度计显示Peltier效应的温度变化,通过声、光、电多种形式展示Seebeck效应的温差发电效果,优化后热电效应演示实验装置实验演示效果显著增强。     

热电材料研究中的基础物理问题

热电转换技术主要包括利用半导体材料的泽贝克（Seebeck）效应将热能直接转化成电能和利用佩尔捷（Peltier）效应直接将电能转化成热能.文章简单回顾了热电转换材料中的物理效应及相关研究进展,重点介绍了常规热电材料（即窄带半导体）中的一些基本物理问题,其中包括一个好的热电材料应该具有的特性,以及提高半导体材料的电导率和泽贝克系数,降低热导率的物理机制和方法.文章还介绍了近年来电子晶体-声子玻璃类材料以及低维热电材料等热点问题的研究进展.最后还简单讨论了非常规热电材料的研究现状与趋势.     

稳态平板法在热电器件热电转换效率测试中的应用

将稳态平板法测导热系数的实验应用于热电器件热电转换效率的测试,通过测量输入器件的传热速率和负载的输出电功获得热电器件的热电转换效率。研究发现,稳态平板法可以测量工作温度在室温到100℃范围内热电器件的热电转换效率。     

简单晶体结构的硒化锡单晶中实现高热电性能

<正>自从发现热电直接转换中的泽贝克效应(Seebeck effect,又称温差电效应,1821年)、佩尔捷效应(Peltier effect,1833年)和汤姆孙效应(Thomson effect,1855年),人们逐渐意识到了热电转换技术在量热、发电和制冷等方面的应用。近几十年来,随着全球能源短缺与环境恶化问题日益突出,可再生能源的利用受到广泛关注。具有小尺寸、高可靠性、无传动部件、无噪音、无污染等优点的热电转换技术成为材料科学研究热点之一。     

瞬态法测热导率

一、引言在普物实验中,热导率的测量通常都采用稳态法。该方法测量时间长,且不容易控制稳定。而瞬态法相对于稳态法,其测量时间短,散热损失小,且容易操作。下面介绍一个通过非平衡的瞬态测量方法测量良导体热导率的实验。二、原理在一处于平衡状态的细长棒状样品一端通以短时热脉冲,样品内任一点的温度随时间变化曲线与样品的热导率有关,通过测定该曲线便可确定样品的热导率。在t=0时,细长棒状良导体,处于平衡状态,在一端受一短时热脉冲。棒内距加热端距离为x处,温度随时间的变化如图1所示。从图中读出两对应温度相等的时刻t_1     

Bi2Te3 合金低温热电性能及冷能发电研究

利用机械合金化和冷压烧结法制备得到n型和p型Bi₂Te₃基热电材料,在80—300 K温度范围测量了电导率、Seebeck系数,结果表明其具有良好的低温热电性能.采用Bi₂Te₃基热电材料制备出半导体热电器件,并配合附属设备搭建出一套半导体温差发电装置.利用液氮汽化时释放的冷能,对半导体热电器件的发电性能进行实验研究,得出这种半导体热电器件输出电压、输出功率与电流关系式,测得最大的输出功率达到1.33 W,从而证明了冷     

强关联材料中自旋熵增强电势

热电势是凝聚态物质研究中的重要参量 .当样品棒的两端存在温差 ,电荷载流子将产生从高温端向低温端的扩散 .扩散导致了反向电场的建立 ,当电场的静电力与扩散力平衡 ,扩散停止 ,结果棒两端的电压与温差成正比 ,即｜α｜=E T,其中E是电场强度 , T是温度梯度 ,比例系数α是Seebeck系数 .热电材料已经在发电和制冷等领域获得了广泛的应用 ,例如 ,为“探测者”宇宙飞船提供电力、冷却豪华轿车中的座椅等 .金属和半导体均具有热电效应 ,但目前的应用多为半导体热电材料 .这是因为金属中的热电效应比半导体弱得多 :在室温Cu的Seebeck系数小于 …     

稳态法测量导热系数实验的温度补偿

在稳态法测量不良导体热导系数的实验中,样品上、下表面的温度值分别通过测量发热盘和散热盘的温度来获得.在实际操作中,通常是测量发热盘(散热盘)中心的温度;而由于发热盘(散热盘)本身具有一定厚度,因此其中心的温度并不能代表它与样品接触面的温度,针对该问题提出了温度补偿的方法,可以减小测量样品上、下表面温差时产生的实验误差.     

相位物体Z-扫描研究金属簇合物[Tp*W(μ3-S)3Cu3Py3(μ3-Br)](PF6)/DMF溶液的瞬态热致非线性折射

在纳秒时域,采用相位物体(PO)Z-扫描技术研究了一种新型金属簇合物溶液的瞬态热致非线性效应.该方法的最大优点是很容易区分瞬态热致非线性折射和三阶非线性折射.本文利用PO Z-扫描和传统Z-扫描研究了在8 ns脉宽、不同能量激光脉冲作用下[Tp*W(μ3-S)3Cu3Py3(μ3-Br)](PF6)/DMF溶液的光学非线性.从声波方程和热传导方程出发,对实验结果进行了理论分析和数值模拟,理论值和实验结果很好的吻合.研究结果表明,样品溶液的非线性折射主要来源于瞬态热致非线性效应.     

设计控温装置研究液体表面张力系数与温度的关系

介绍了自行设计、搭建的测量液体表面张力系数与温度关系的实验装置,用毛细管法测量了不同温度下水和乙醇的表面张力系数,得到了它们与温度的线性关系.利用此装置还可以进行其他对样品温度测控要求较高的实验.     

热压工艺参数对n型和p型Bi2Te3基赝三元热电材料电学性能的影响

通过熔炼/研磨/热压方法制备了n型和p型赝三元Bi₂Te₃基的热压合 金样品，测量了由不同工艺参数(热压温度、热压压力)制备的样品Seebeck系数和电导率.分析了热压参数对热电性能产生的影响.特别是发现了增加热压压力和热压温度会使n型和p型热压样品的Seebeck系数和电导率都有所提高，这与单晶和取向晶体材料的Seebeck系数和电导率变化趋势相反的规律显然不同，其结果对热压样品的电学性能提高有积极的影响. 关键词： 热电材料 热压 Seebeck系数 工艺参数     

稳态“冷源”法对冰的导热系数测量系统研究

本文基于稳态“冷源”法设计了一种实现在常温环境下测量冰的导热系数的实验装置.结果表明,该系统对冰的导热系数测量准确,重复性好,操作简单,成功率高,应用前景广阔.该研究也是大学物理实验教学中“物体导热系数的测定”实验的拓展,对促进实验教学以及冰这一物质的研究具有重要意义.     

稳态、瞬态X射线辐照引起的互补性金属-氧化物-半导体器件剂量增强效应研究

重点开展了稳态、瞬态X射线辐照引起的金属氧化物半导体(CMOS)器件剂量增强效应relative dose enhancement effect(RDEF)研究.通过实验给出辐照敏感参数随总剂量的变化关系,旨在建立CMOS器件相同累积剂量时Χ射线辐照和γ射线辐照的总剂量效应损伤等效关系.在脉冲X射线源dense plasma focus(DPF)装置上,采用双层膜结构开展瞬态翻转增强效应研究,获得了瞬态翻转剂量增强因子.这些方法为器件抗X射线辐照加固技术研究提供了实验技术手段. 关键词： X射线 剂量增强因子 总剂量效应 剂量率效应     

稳态法导热系数测量的误差分析及改进方案

稳态法测量导热系数实验影响测量结果的因素有很多,总结、分析及恰当处理引起误差的主要因素,对测量原理的完善、新型装置的设计以及测量数据的处理具有重要的指导作用.     

热电器件综合性能表征系统及实验研究

基于直流瞬态Harman法测量热电器件优值系数原理,搭建热电器件综合性能表征实验系统,实现同时测量热电器件无量纲优值系数（ZT值）、Seebeck系数、电导率以及热导率,并通过Labview编程完成对实验系统的控制、数据采集、实时显示和处理。制作并改进具有夹层结构的热电器件,对此开展了性能测试评估。实验结果表明,室温下夹层结构热电器件ZT值小于常规Bi₂Te₃器件,但Seebeck系数比常规器件大;夹层结构器件电导率和热导率均大于常规器件值。     

方钴矿化合物FexCo4-xSb12的高温高压合成及其电输运特性研究

采用高压合成技术,在1.5 GPa,900 K的合成压力和温度条件下成功合成出了系列Fe置换掺杂型方钴矿化合物FexCo4-xSb12 ,其中x＝ 0,0.2,0.6,0.8. 详细研究了FexCo4-xSb12 样品在300 K ~ 700 K温度范围内的电阻率、Seebeck系数和功率因子（S2σ）随温度和Fe掺杂量的变化关系. 研究结果表明：在测试温度范围内,随着温度的升高,样品的电阻率和Seebeck系数逐渐增大. 随着Fe含量的增加,样品的电阻率和Seebeck系数先增加后减小. 与常压下相同样品比较,高压合成方法制备的样品的电学输运特性有了明显的提高. 上述研究结果表明,高压合成技术在制备热电材料方面能够有效地提高样品的电输运特性.     

利用真空变温薄膜电阻实验仪测量热电材料特性参数

利用北京交通大学理学院自主开发的VTR10型真空变温薄膜电阻实验仪对热电材料的热电阻率进行了多次测量,并用该装置精确测定了热电材料的塞贝克系数,得到了热电材料的电阻率随温度变化的曲线和塞贝克系数随温度变化的曲线.     

克尔介质中脉冲宽度对瞬态热光非线性效应的影响

在纳秒时域，研究了激光脉冲宽度变化对克尔介质中瞬态热光非 线性效应的影响.通过不同脉冲宽度τp下得到的二硫化碳 苯胺黑溶液的Z_scan实验结果，对瞬态热光非线性效应和光克尔效应的共存过程进行了分析 .随着脉冲宽度的增加，观察到了热光非线性效应从瞬态到稳态变化过程和Z_scan峰谷特性 的转变.同时，从声波的传播方程和光波的非线性传播方程出发，用数值计算方法模拟了这 一非线性过程，结果表明数值模拟结果和实验结果是相符的. 关键词： 瞬态热光非线性效应 脉冲宽度 Z_scan 克尔效应     

烧结温度对La0.1Sr0.9TiO3陶瓷热电性能的影响

利用传统固相反应方法, 分别在1440℃, 1460℃, 1480℃和1500℃烧结条件下, 制备了钙钛矿结构的La_0.1Sr_0.9TiO₃陶瓷样品. 样品的粉末X射线衍射结果显示, 不同烧结温度的La_0.1Sr_0.9TiO₃ 陶瓷样品均为单相的正交结构. 从样品的扫描电子显微照片来看, 随着烧结温度的增加, 平均晶粒尺寸逐渐增大. 在室温至800℃的测试温区, 测试了样品的电阻率和Seebeck系数, 系统地研究了不同烧结温度对样品热电性能的影响. 结果表明, 样品的电阻率在测试温区内随着测试温度的升高先略微降低, 然后逐渐升高;总体来看, 样品的电阻率随烧结温度的升高先增大后降低. 在测试温区内, Seebeck系数均为负值, 表明样品的载流子为电子; 随着测试温度的升高, Seebeck系数绝对值均有所增大;随烧结温度升高, Seebeck系数绝对值逐渐增大后显著降低. 1480℃制备的样品因其相对较低的电阻率和相对较高的Seebeck系数绝对值, 在165℃时得到最大的功率因子21 μW·K^-2·cm^-1.