热电效应的应用及热电优值提高策略

热电转换是直接将热能与电能进行相互转换的技术, 深空探测器供电、 研究和开发清洁能源、 集成电 路的微型化及可穿戴设备等都对热电材料提出了迫切需求. 为了提高热电性能, 很多创新技术路线被开发出来, 特 别是低维材料的功率因子和热导率容易实现独立调控, 热电性能较三维材料有较大提高, 通过综合运用薄膜厚度、 层内拉伸、 层外压缩及声子晶体设计等调控手段, 能实现功率因子的提高和总热导率的降低, 有望将硒化锡在 3 0 0K~7 7 3K温度区间热电优值提高到2. 5以上, 相信在不久的将来能满足商业应用的要求     

热电材料研究新进展

<正>基于半导体材料的塞贝克效应或帕尔贴效应可实现热能与电能直接相互转换,包括热电制冷和热电发电两种应用形式。热电制冷器件具有结构紧凑、无噪声、无磨损、无泄漏等特点,已广泛应用于局部冷却或温度控制;热电发电器件可为无人区信号发射装置、深空探测器、植入式医疗器械等提供电源,更重要的是可以作为一种实现余热能量回收、降低能源消耗的新型发     

热电材料与发电器件的进展和挑战

热电/温差电效应是一种能够实现热能和电能直接相互转换的环境友好型能源技术,基于该技术的热电发电器件的应用,有望成为缓解能源问题的可行方案.文章主要介绍了中高温区p型和n型热电材料的最新研究进展,重点论述了可能应用于热电发电器件的几种典型热电材料体系的相关优缺点.此外,还回顾了目前中高温区热电发电器件的研究现状,尝试给出...     

热电材料的热输运调控及其在微型器件中的应用

热电能量转换技术是一种利用材料实现热能和电能直接相互转换的清洁能源技术.热电材料的性能是决定热电转换效率的关键因素,而热电材料的性能优化涉及电输运和热输运性能的协同优化.文章介绍了近期热电材料中热输运的调控机制和方法,其中重点论述了基于原子分子层次调控热传导的宽频声子散射效应和横波阻尼效应,以及低维结构和复合材料中的基于纳米微米尺度的微结构调控.最后介绍了室温附近热传导的调控机制及其在高效微型热电器件研发中的应用和进展.     

空间堆碱金属热电转换系统性能分析与优化

随着深空探测的不断发展,作为最具发展潜力的动力能源之一,空间核动力系统的研究引起国内外学者广泛关注。空间核反应堆电源包含静态和动态转换两种方式,而在静态热电转换方式中,碱金属热电转换技术具有高效率、高功率密度和高比功率等优点,但其实际效率远低于理论水平,提高其效率等性能具有重要意义。本文采用碱金属热电转换系统的电特性模型和效率模型,探究BASE厚度、电流密度、高温区温度以及低温区温度对其效率和功率密度等性能的影响。在此基础上,以效率为优化目标,选取合适参数以获得较好的性能。     

新型超导体MgCNi3的输运性质研究

测量了新型超导体MgCNi3(Tc=8K)的电阻率、正常态Hall效应和热电势等输运性质.电阻率温度曲线表明,在高于70K的温区可以用电声子散射的BlochGr櫣ｎｅｉｓｅｎ公式拟合.Hall系数RH和热电势S在Tc以上的整个温度范围都为负值,强烈表明MgCNi3的载流子类型为电子型.RH在从Tc到140K的温区内基本不随温度变化,但在140K到室温范围,RH随温度升高其绝对值减小,对RH的这种温度依赖关系进行了讨论.S在150K以上近似与温度成线性关系,而在150K以下显示非线性,用电声子相互作用的重整 关键词： 电阻率 热电势 Hall效应     

热电效应和热电偶

 热电效应是热电温度测量的基础。该效应是德国医生塞贝克于1821年发现的,因此也称塞贝克效应。本文首先介绍塞贝克效应是如何发现的,然后在说明热电温度计的基本原理的基础上,简单介绍热电偶的基本结构、种类、用途以及今后的发展。     

纳米陶瓷中限域效应与界面效应对热电性能影响的理论研究

采用玻尓兹曼输运方程与密度泛函计算相结合的方法, 理论研究了限域效应与界面效应对SrTiO₃纳米陶瓷热电性能的影响. 理论计算的结果表明, 室温下纳米陶瓷的热电优值较单晶有了大幅度提高, 可达到0.8. 热电优值的提高主要来源于晶粒内的声子限域效应与电子在晶界处的界面能量过滤效应, 电子的限域效应与声子的界面散射效应起到了辅助作用. 本文结论也可推广至其他材料, 因此对高性能热电纳米陶瓷的设计将起到积极的作用.     

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.     

Tb4O7掺杂的WO3陶瓷的高温热电现象

采用传统的固相烧结技术，制备Tb₄O₇掺杂的WO₃陶瓷. 测量了其高温热电行为，发现样品升温和降温时相变分别出现在350℃和270℃，有80℃的热滞.并且样品在500℃的恒定温度下有稳定的电能输出，这种现象用现有的温差电效应和热(释)电效应理论都不能解释.这是一种新的热电效应，利用它有可能找到热能—电能转换的新途径. 关键词： 3陶瓷')" href="#">WO₃陶瓷 热电转换 相变 热释电     

稀磁合金的杂质效应对热导率和热电势的影响

本文采用李正中的Ｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎ，讨论了稀磁合金中ｓｄ互作用效应（孤立杂质效应和ＲＫＫＹ关联效应）对热导率和热电势的影响．     

微型层式热电模块制冷特性研究

本文建立了微型层式热电模块的仿真模型,讨论了不同的层数、层厚度,层导热系数对层式热电模块制冷效果的影响。研究发现:二层热电臂结构最优,冷、热端热电臂导热系数梯度越大,制冷效果越好,且热电臂厚度在不同导热系数梯度下存在最优值。另外,在微型层式热电模块中,接触效应会显著影响其制冷性能,因此在实际设计及应用研究中不可忽略。     

热电制冷技术研究与应用

热电制冷技术是一种主要基于帕尔贴效应的新型制冷技术,由于其具有结构简单、制冷迅速、寿命长等优点,热电制冷技术受到了越来越多的关注.通过对国内外相关文献的研究,对热电制冷技术的原理进行了阐述,并对热电制冷的应用和性能优化两方面的发展进行了综述.     

热电材料与温差发电技术

 热电材料是一种通过固体中载流子(电子和空穴)运动实现热能和电能之间直接转换的功能材料。用热电材料制造的温差发电器具有无机械运动、无噪声、无磨损、可靠性高、免维护、无污染、尺寸形状可根据需要设计等突出优点,在工业余热发电、特殊场合长寿命电源、便携式小型电源、植入式微型电源等领域具有重要应用前景。     

Tb4O7掺杂的WO3陶瓷的高温热电现象

采用传统的固相烧结技术 ,制备Tb4O7掺杂的WO3陶瓷 .测量了其高温热电行为 ,发现样品升温和降温时相变分别出现在 3 5 0℃和 2 70℃ ,有 80℃的热滞 .并且样品在 5 0 0℃的恒定温度下有稳定的电能输出 ,这种现象用现有的温差电效应和热 (释 )电效应理论都不能解释 .这是一种新的热电效应 ,利用它有可能找到热能—电能转换的新途径     

基于热电制冷效应的光伏热水系统效能分析

基于热电制冷效应的光伏热水系统,主要由太阳能光伏电池板、太阳能数字控制器、温度监控及开关转换控制器、热电制冷模块组成。文中通过采用国产应用较为成熟的三元碲化铋-碲化锑固溶体合金作为材料,来设计热电制冷模块并计算出系统的制冷系数和供热系数,得出系统供热功率是传统电加热功率的1.98倍,与传统热泵一样,系统供热系数可达3.03,都具有较高的性价比。最后通过CFD软件进行简单模拟校核,结果表明:添加热电制冷模块后,温度明显下降,光电转化效率提高8%左右,运行更加稳定,为热电制冷技术在太阳能热水系统后续研究提供必要的理论依据。     

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.     

硒化亚铜薄膜热电性能研究进展

热电材料可以实现热能和电能的相互转换,它是一种环境友好的功能性材料.当前,热电材料的热电转换效率低,这严重制约了热电器件的大规模应用,因此寻找更加优异热电性能的新材料或提高传统热电材料的热电性能成为热电研究的主题.与块状材料相比,薄膜具有二维的宏观性质和一维的纳米结构特性,方便研究材料的物理机制与性能的关系,还适用于制备可穿戴电子设备.本文总结了Cu₂Se薄膜5种不同的制备方法,包括电化学沉积、热蒸发、旋涂、溅射以及脉冲激光沉积.另外,结合典型事例,总结了薄膜的表征手段,并从Cu₂Se的电导率、塞贝克系数和热导率等参数出发,讨论了各个参数对热电性能的影响机制.最后介绍了Cu₂Se薄膜热电的热门应用方向.     

单级多单元热电制冷机制冷率优化

以不可逆单级多单元热电制冷机为研究对象,综合考虑热电单元内部效应、热电单元尺寸、热电材料物性随温度变化的特性、外部有限速率传热不可逆性,建立了较完备的有限时间热力学模型。在有限速率传热、有限尺寸(给定换热器总热导率、热电单元总数等)约束下,同步优化工作电流、热电单元尺寸和换热器热导率分配,得到装置的最大制冷率,并分析了重要参数对最大制冷率及最优变量的影响,所得结果可为热电制冷机设计提供指导。     

Pb(Zr0.3Ti0.7)O3铁电薄膜激光感生电压效应

采用脉冲激光沉积(PLD)技术在LaSrAlTaO₃(LSATO),LaAlO₃(LAO)和SrTiO₃(STO)的单晶倾斜衬底上成功制备了Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃(PZT)薄膜,在三种倾斜衬底上生长的PZT薄膜中都首次发现了LIV效应.对PZT/LSATO薄膜在a,c轴两种不同取向择优生长下的LIV效应做了研究,发现在薄膜c轴取向择优生长 关键词： 激光感生电压效应 铁电薄膜 薄膜生长取向 原子层热电堆