热电器件的界面和界面材料

基于塞贝克效应的热电转换技术, 在大量分散的低品位废热转换电能方面有着不可替代的优势。以热电优值ZT为性能指标的热电材料研发成为新能源材料领域研究的热点之一。近年来, 大量新型中温热电材料被相继发现, 然而新型热电材料的产业化应用, 尤其是在温差发电方面的进展尤为缓慢, 其中热电器件中的材料界面问题严重制约了热电转换技术的应用进程。本文从Bi₂Te₃型器件在温差发电方面所遇到的技术瓶颈为例, 阐述热电器件中的界面关键技术, 并归纳出电极接触界面需要综合考虑低的界面电阻、高的结合强度、以及好的高温稳定性能。然后总结了与Bi₂Te₃、PbTe、CoSb₃基三种热电材料相关的界面材料研究进展。     

基于传热理论的热电能量转换系统集成分析

热电能量转换系统可实现热能和电能的直接转换。在一个完整的热电系统中,热电器件与冷热端换热器组成热阻网络,该热阻网络与冷热源之间的换热对系统性能具有决定性影响。该文从网络节点间的耦合传热关系出发,分析了外部换热对系统内部温度分布的影响,得到了实际热环境中热电系统输出性能的近似理论表达式。在此基础上,该文建立了外部换热条件与系统峰值输出功率的直接关系,并提出一套热电能量转换系统设计策略,可用于热电发电系统的快速设计。     

热电材料研究的现状与发展趋势

热电材料作为以废热和太阳能为热源的发电技术的关键,受到世界各国的高度关注。近年来,随着纳米材料制备技术的不断进步和对纳米尺度下电子、声子输运机制研究的不断深入,热电材料的研究取得了很大突破。本文简要介绍了热电发电技术的能量转换原理,综述了热电材料在原子尺度、纳米尺度和微米尺度下的研究进展,指出从增加简并能带数、调控有序结构、形成共振能级等方面提高功率因子是热电材料研究未来发展的趋势。     

La_xSr_(1-x)TiO_3氧化物热电材料的制备与电传输性能

利用溶胶凝胶(sol-gel)法和放电等离子烧结(SPS)制备了单相的钙钛矿结构La_xSr_(1-x)TiO_3 (0≤x≤0.15)块体材料,与传统的固相反应法相比,烧结温度大幅降低.在室温至679 K的温度范围内测量了La_xSr_(1-x)TiO_3 (0≤x≤0.15)的Seebeck系数和电导率,确定了最佳La掺杂量x=0.08.La_0.08Sr_0.92TiO_3在679 K时,最大功率因子PF=2.95 μWm~(-1)·K~(-2),随温度升高,PF增大趋势明显,表明在高温环境中可具有更大的PF.     

CoSb3的机械合金化合成过程及其放电等离子烧结

采用机械合金化(MA)在球磨转速为250r/min～350r/min条件下,制备颗粒直径为1μm～4μm的CoSb3粉末,然后利用放电等离子烧结(SPS)得到单相CoSb3块体材料.主要讨论了MA时间、转速以及SPS烧结条件对CoSb3相形成的影响以及MA机理.结果表明,在MA时间为36h时有大量CoSb3生成,但仍存在少量Sb和Co,MA时间过长会有大量CoSb2相生成,说明机械合金化时间存在一个最佳值;在SPS烧结过程观察到有压力突增现象,机械合金化时间越长的样品压力突增的温度点越高.本实验从非平衡热力学观点,解释了利用MA-SPS工艺制备CoSb3的过程.