高性能热电材料研发获重大进展

正中科院上海硅酸盐研究所陈立东研究团队完成的"热电材料的多尺度微观结构调控与性能优化"项目获得2013年国家自然科学奖二等奖。业内专家认为,该项目实现了电热输运协同调控和热电材料高性能化,获得了多种高性能热电材料,并且已应用于热电器件及应用     

低温热电器件的结构尺寸优化

建立了热电器件模型,在考虑最大输出功率的条件下对热电器件的长度进行了优化.结果表明:随着热电器件p/n结长度的减小,热电器件的功率呈上升趋势并达到一个极值,但随着p/n长度的进一步减小,热电器件的功率开始下降.热电器件的最大功率随着端板热阻、接触电阻和接触热阻的增大而减小,最大功率优化下的p/n结长度随着端板热阻、接触电阻和接触热阻的增大逐渐增大.     

微型热电器件研究进展

历经了30年的低谷期后,伴随着新型热电材料的出现及增大材料优值系数ZT新思路的提出,热电材料和器件这一研究领域开始了复兴.由于自身的诸多优点,微型热电器件已成为该领域的研究热点.作为新型的热电器件,微型热电器件在发电、制冷和传感器等领域获得了重要应用.综述了微型热电器件在应用、结构和制备技术方面的研究进展.     

用热电器件实现的红外二氧化碳分析仪

文中介绍了一种采用钽酸锂热释电探测器作光电转换器件的红外二氧化碳浓度分析仪。描述了该仪器的基本原理与结构。该仪器基于朗伯－比尔定律，采用双光束结构、温度补偿、单片机数据处理及选用高性能的钽酸锂热释电探测器关键技术，能够对二氧化碳气体的浓度进行准确、有效的测量和分析。     

汽车尾气热电转换装置电气拓扑结构优化

针对汽车尾气热电转换装置多个热电器件温差和自身特性的差异,为了最大化发挥各热电器件的发电潜能,对热电转换装置的热电模块进行拓扑结构的优化,基于图论的方法将热电模块的串并联问题抽象为数学问题,再针对性地设计了算法,通过实验室台架实验测试和数据验证,使得热电转换装置对外输出最大功率。     

温差对CaMnO3和Ca3Co4O9热电器件输出功率的影响

在低温端散热条件不变的情况下,在较宽的测试温度范围内分别测试了CaMnO3(n-type)和Ca3Co4O9(p-type)单臂热电器件的输出功率,实验结果显示其最大输出功率与温差的平方有较好的线性关系。通过进一步的分析表明,其比例系数正比于Seebeck系数的加权平均值(加权函数为温度梯度函数)的平方与电阻率的平均值之比,是热导率、电导率和Seebeck系数等热电材料性能参数的综合表现,能够方便地测量,可在较宽的温度范围内近似地表征热电材料或器件的性能。     

微型半导体空调器原理与设计

详细地介绍了新型的微型半导体空调器的构成、工作原理及工作能力确定方法。提出了设计中应注意的几个问题。     

半导体致冷技术的应用

本文首先介绍了半导体致冷技术的优点并简要说明了热电器件的三种工作模式,接着介绍了国内外半导体致冷器的几种系列产品并着重介绍了半导体致冷技术在高技术、低温试验仪器和设备、家用电器冰箱和空调器等方面的应用概况,最后指出,这是一种具有广泛应用前景的新技术。     

新型热电材料综述

热电材料能够实现热能和电能之间的相互转化,利用温度差进行发电是一种潜在的能源利用的方法,另外利用电学对热量的转化,可以进行温度的精确控制,在传感器和集成电路中有着广阔的应用前景。该文综述了近年来几类热电材料的种类、发展历程和研究现状,包括碲化物、硫族层状化合物、氧化物、笼合物,Half-Heusler材料,方钴矿材料、Zintl相热电材料以及铜硫族类材料。另外,对热电材料的应用做了一些归纳总结,希望能扩展热电器件的应用,实现未来的规模产业化。     

宽温域无氧环境下热电器件性能实验及仿真

针对热电器件在高温无氧环境下的应用特点,对方钴矿/碲化铋两级热电器件的热电转换效率进行实验测试。采用石英灯辐射加热和强制水冷散热的方式提供稳定的宽温域条件,全程不断注入氩气的方式制造无氧环境,设计测试电路利用伏安法获得该器件的热电输出性能。根据热电转换原理推导出热、电物理场的耦合控制方程,并通过数值方法对实验过程中的传热及热电转换进行模拟。对比分析发现实验装置中不同组件之间存在的接触热阻直接影响了热电器件上下表面的温差,从而影响了热电器件的发电效率,为热电器件在宽温域无氧环境下的应用奠定实验及理论基础。