什么是半导体制冷

半导体制冷又称电子制冷,或者温差电制冷,是从上世纪50年代发展起来的一种新制冷技术,与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。     

新型温差发电组件的研制

为发展高温温差电致冷组件(也称为新型温差发电组件)用于低温热源发电与应用,进行了新TEM(温差电池)模块制造工艺研究,主要进行了多种焊料的试验和研究,确定了最佳焊料配方Pb-Sn高温焊料,确定了工艺流程。按照这种工艺流程,使用Pb-Sn高温焊料,在焊接过程中能使组件内部元件表面有一个可靠的焊接点,结合力强保证组件高可靠,同时又能稳定组件高热电性能。在温差电转换能量技术上,为了获得高的发电效率。通过实验和研究确定制作新TEM(温差电池)模块的工艺途径,提高热面工作温度。     

微型温差电器件及相关材料的研究现状

1821年德国科学家塞贝克发现的塞贝克效应以及后来帕尔帖效应和汤姆逊效应开启了热电学的大门,人们应用这些效应先后制造出了各种温差电器件,如温差电发电器、温差电致冷器、温差电传感器、温差电探测器等。随着微电机系统(MEMS)技术、微电子技术引入温差电器件的制造,微型温差电器件吸引了越来越多的注意。介绍了近年美国、德国、中国等在微型温差电器件制造及材料研究方面的相关研究成果。     

温差电材料片表面处理工艺研究

焊接条件对温差电致冷组件的性能有重要的影响。研究了温差电材料片的表面处理工艺 ,介绍了主要工艺步骤及实验过程。该工艺实验表明 ,材料片经表面处理后 ,不仅提高了可焊性和结合强度 ,而且提高了组件的可靠性和热电性能 ;工艺过程容易控制 ,适合于不同焊料致冷组件的生产 ,具有显著的应用与推广价值     

商用温差电致冷组件用于发电的研究

由于环境保护和军事应用的需要,近年来温差电材料和器件的研究重新激发起人们极大的兴趣。研究了商用温差电致冷组件用于发电的可行性,实验得出各种条件下三种标准温差电致冷组件在发电模式下的输出性能,并讨论了用于低温发电的经济性。发现以目前的价位为基础分析,温差电致冷组件用于低温热源发电的成本已经低于工业用电的价格。利用商用温差电致冷组件发电技术大规模开发工业余热、汽车废热、垃圾燃烧热的时代已经到来。     

Bi2Te3基温差发电组件的热应力和结构参数选择

温差电材料性能决定了温差发电组件(TEM)的发电功率及转换效率,而在使用过程中由于环境因素的影响,对其机械性能也提出了一定的要求.热压法制备的Bi2Te3基温差电材料密度和强度均有提高,缓解了区熔法制备的Bi2Te3基温差电材料在平行于晶体方向上易发生解理破坏的问题,但还不能完全避免.通过分析Bi2Te3基温差电材料沿...     

一种温差电单偶热电转换效率的测试方法

提出了一种温差电单偶热电转换效率的测试方法,将测定输入温差电单偶的热流量分解为测定温差电单偶的输出电功率与测定从温差电单偶流出的热流量,并用温差电热流量计测定温差电单偶冷面流出的热流量。该测试方法避免了测量输入温差电元件的热流量,因此可以不考虑温差电元件侧面对流、辐射热损失防护问题。半导体温差电材料的塞贝克系数可以是金属的几倍,因此温差电热流量计的灵敏度高,热电转换效率的测量可以获得较高精度。给出了一些温差电单偶热电转换效率的测试结果。热面温度500℃,冷面温度50℃时,碲化铅/碲化铋级联温差电单偶的最大热电转换效率测试结果为8.45%。当冷面温度固定在50℃,作者测试了一对碲化铋温差电单偶热电转换效率随热面温度变化的规律,结果显示其热电转换效率呈近似线性增长。讨论了测试误差的来源,认为测试误差主要来源于热流量计的标定误差。     

提高温差电空调系统效率的探讨

通过对现有温差电公式进行理论推导,结合具体的试验结论,通过绘制Z-h(COP)、DT-h以及U-h三条关系曲线,直观地反映了最佳hopt与优值系数Z、温差DT以及工作电压U之间的函数关系,从而为设计高效温差电空调系统奠定了理论基础。基于此,通过改进温差电材料的热电性能、提高优值系数Z、降低冷热面温差、优化工作电压以及引入高密高效散热器、改善散热条件等几个方面,设计了一套高效率的温差电空调系统,其致冷效率可以达到4~5。     

半导体“温差电制冷”技术与“饮水机”

所谓的“温差电”指的是研究温差和电之间关系的学科,“当两种不同的金属构成闭合回路,两个接头存在温差时,回路中将产生电流”,这一效应就成了温差发电的技术基础。而它的逆效应,即当两种不同的金属构成闭合回路,当回路中存在直流电流时,两个接头之间将产生温差,这是电子制冷的理论基础。     

电信级温差电致冷组件老化筛选实验方法

以Bellcore标准为依托,结合温差电致冷组件的特性,设计了电信级温差电致冷组件老化筛选实验方法.以典型型号温差电致冷组件为样品,进行实验方法的验证分析,通过测试、分析实验样品的热电性能,并与未通过老化筛选的组件同时进行模拟工作实验,发现该方法能有效地、可靠地筛选出电信级温差电致冷组件.     

分段温差电元件的设计

由于分段温差电元件能够在较宽的温度范围内很大程度地提高热电转换效率,因此,在世界范围内受到广泛的关注。对碲化铅(PbTe)材料和碲化铋(Bi2Te3)材料组成的分段温差电元件进行了理论设计和计算。确定了在热面温度为773K、冷面温度为323K,元件总长度为15mm时,PbTe的最佳长度为8.8mm。测试结果表明:由设计的元件制作出的分段温差电单偶的热电转换效率达到了7.31%。     

浅议半导体制冷器

半导体制冷又称温差电制冷,或电热制冷。它与压缩式、吸收式制冷在原理和设备方面均不同。半导体制冷是利用特种半导体材料制成制冷器具,通电后直接制冷而得名。     

相变储能温差电池的仿真研究

相变储能温差电池可以利用自然环境中昼夜交替产生的温度变化,将收集的热量建立温差并转换为电能输出。采用ANSYS软件建立了以水作为相变材料的相变储能温差电池样机的有限元模型。对温差电组件在热、电输出特性不变的前提下进行了等效变换。在模拟的昼夜温度变化条件下,得到了温差电组件内侧和外侧温度、电池输出电压、输出功率和累计输出能量随时间变化的计算结果,计算值与试验值基本符合。计算还给出了不同时刻电池的温度分布,反映出容器内壁延伸出的肋片对相变的强化作用,以及相变在温差电组件处的容器内壁附近首先发生,再逐步扩展到离容器内壁及肋片较远的区域。     

用行列式法设计温差电致冷组件

探讨了设计组件的新方法——行列式法。指明了致冷功率计算公式中的平均塞贝克系数α应为冷端点处的塞贝克系数αｃ。建立了多级组件中间面热平衡方程。用辛普生法计算α、σ和κ值。采用计算机迭代计算，使｜ΔＴ实际－ΔＴ假设｜＜２Ｋ。方法中不包含ＺＴ＝常数等假设条件。方法容纳于按用户要求优选温差电致冷组件的计算机程序中，该程序根据用户提出的Ｑｃ、ΔＴ和Ｉ条件，从单级或多级组件中作选择，使其具有最大ＣＯＰ，并确定组件级数、各级温差电偶数量、元件高度和截面积。给出了程序框图，对程序作了简介。实测ＴＥＣ２－１５８０３组件中间面温度、ＴＥＣ３－１６９０３组件的温差特性，验证了此方法的准确性。展示了测试组件的真空装置。给出了程序运行示例     

123温差电致冷器件在大气中的测试方法

123(产品代号)温差电致冷器件是为便携式空调而设计的一种温差电致冷器件。根据温差电致冷器的实际应用情况,依据热平衡原理,设计出特殊的测试器件温差、致冷功率的方法。对实测值与理论值的差距进行了多方面的分析比较,同时也从实际的测试结果分析中确定了该器件的最佳工作电压范围为30～36V。     

电路板测试用温差电控温箱

电路板测试用温差电控温箱是一个既可致冷又可致热的精确控温箱.采用温差电致冷组件和薄膜加热片作为致冷致热的中心部件,用单片机进行精确控温.控温箱的控温范围为-40～ 55 ℃,控温精度为±0.5℃,可以用于各种电子线路板的温度测试.详细叙述了其设计原理、结构和控温模式,同时给出了实验数据.     

温差发电技术的研究进展及现状

温差发电技术是一种绿色环保的发电方式,它可以合理利用太阳能、地热能、海洋热能、工业余热废热等低品位能源转化成电能。介绍了温差发电技术的原理,回顾了国内外的研究进展及现状,对温差发电中存在的发电效率低、温差电组件使用寿命短、可靠性不高等问题进行了分析,并提出了解决的办法。同时指出随着热电材料和温差电组件性能的提高,温差发电技术的优势将更加明显,应用前景广阔。     

热压法制备BiTe基温差电材料研究

为提高温差电材料热电性能和机械强度,满足空间用温差电致冷组件研制要求,探索热压法制备BiTe基温差电材料,分别采用普通热压、纳米复合粉热压和热压塑形三种方法对BiTe基温差电材料进行处理,将三种样品进行性能表征并与常规区熔材料比对,结果表明热压工艺制备的BiTe基温差电材料致密性好,抗弯强度与热电性能均大于区熔材料。     

温差电材料研究的新动向

近10a来,由于环境保护和军事应用的需要,温差电材料的研究重新引起人们的重视。目前,室温附近最好的块状温差电材料BiTe的无量纲优值ZT大约等于1。为了成功地与其它换能系统竞争,必须使无量纲优值ZT提高到1.5～3。其途径为三:其一,研究新材料;其二,研究功能梯度材料;其三,降低材料的维数。回顾了温差电材料研究的最新进展,介绍了诸如Skutterudites、过渡金属的五价碲化物、Clathrates、Half Heusler、准晶体、氧化物等新材料的研制概况,以及梯度功能温差电材料和低维温差电材料方面的研究动态。     

高效温差电空调器的研制

温差电致冷器具有零污染、长寿命以及易于控温等诸多优点,正得到日益广泛的应用。通过降低温差电致冷组件冷、热面工作温差及工作电压等方法,引入降额及冗余设计,建立高效率致冷工作模式。其次,改进常规的散热方法,设计轻质、高效散热器,大幅度地提高散热性能。此外,优化整机设计,采用交叉流换热结构,进一步提高冷、热风道换热效率,最终研制出高效率的温差电空调器。制作的温差电空调器样机输入功率95W,致冷功率448W,致冷效率达到4.7以上,高于普通的机械式空调器。