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。     

一种温差电器件的发电性能分析研究

BiTe合金是低温热电发电材料的一种典型材料。为获得其在室温范围内的发电方面的热电性能,采用一种BiTe合金材料,制备了多种规格的温差电器件,通过实验研究了该器件在不同温度下的电阻、电压、赛贝克系数等热电性能,给出了其随温度变化的线性近似方程,求得相关的经验参数。在此基础上,推导出最大输出功率的近似数学表达式,并进行了试验验证,实验结果表明近似方程与实际测量结果相吻合。     

Bi-Te基热电材料的研究进展

在阐述Bi2Te3基本特性的基础上,分别介绍了掺杂Se、TeI4、RE、SiC对Bi Te材料热电性能的影响;介绍了Bi Te基合金的制备技术。通过结构的优化、组分的调整及制备技术的改进,可以进一步提高材料的热电性能。     

高性能N型热压BiTe基材料的研究

研究了区熔N型(Bi2Te3)x-(Bi2Se3)1-x晶体通过热压方法制备BiTe基材料及其性能。对所获得样品进行了密度分析、抗弯强度测试、扫描电子显微镜(SEM)分析以及温差电性能测试。实验结果表明由热压工艺制备的BiTe基材料在垂直于压力的方向具有良好的取向性和温差电性能。优化的制备工艺条件下获得的热压样品在垂直热压压力方向上的热电性能优于区熔材料。热压材料的机械强度要明显优于区熔材料,且前者的机械强度随着热压压力的增加而增大。     

n型热电材料的研究现状

介绍了热电发电和热电制冷的工作原理及效率，对近两年来n型热电材料研究现状进行了概述，论及了提高热电性能的途径，指出随着能源环境危机的加剧，作为绿色环保的热电材料必将得到优先研发并将展示出更大的应用前景。。     

钴基氧化物热电材料研究现状与展望

综述了钴基氧化物热电材料国内外研究新进展,着重介绍NaxCo2O4热电材料的晶体结构、热电性能及制备方法;并对Ca-Co-O系列的CaCo2O4、Ca2Co2O5、Ca3Co2O6、Ca3Co4O9和Ca9Co12O28共5种不同结构的热电材料及Bi2Sr3Co2Oy、稀土系钴基氧化物RCoO3等氧化物热电材料作了介绍。还总结了为提高热电性能而进行的掺杂研究。最后展望了氧化物热电材料的发展前景。     

纳米线阵列结构温差电材料热电性能测试技术

介绍了一种新的一维纳米线阵列结构温差电材料热电性能测试技术。该技术创造性地采用了液流加热以及异地测温的新方法,成功地解决了对微米厚度的一维纳米线阵列结构热电材料试样两侧均匀加热并保持两侧的温差恒定,以及微米厚度的试样两侧测温的难题。依据这一原理建立了一维纳米线阵列结构热电材料性能测试系统。实验表明,该系统性能稳定,精度高,可胜任一维纳米线阵列结构热电材料的性能测试。     

PbTe/BiTe分段温差电单偶仿真设计研究

考虑温差电材料的热电性能参数随温度的变化,建立了分段温差电单偶的优化设计模型.利用商用有限元软件ANSYS分析了PbTe/BiTe分段温差电元件长度比例、元件截面积、接触电阻、冷热面温度等变化对热电转换效率的影响,并进行了敏感度分析.计算结果表明,利用分段温差电单偶能够有效提高温差电池的热电转换效率,用PbTe/BiTe材料组成的分段温差电单偶的理论热电转换效率超过10%.     

Sb元素掺杂对GeTe-PbTe材料热电性能的影响

以(GeTe)_0.91(PbTe)_0.09固溶体合金为研究对象，通过掺杂Sb元素来降低载流子浓度，探索Sb元素含量对(GeTe)_0.91(PbTe)_0.09材料热电性能的影响机制，提升材料热电性能。通过熔炼、真空热压、退火结合工艺制备了一系列(GeTe)_0.91-x(PbTe)_{0.0 9}(SbTe)_x材料样品，对其热电性能进行表征和研究。结果表明：掺杂Sb元素后，成分为(GeTe)_0.85-(PbTe)_0.09(SbTe)_0.06材料热电性能最好，其ZT值在773 K条件下可达到1.65。将(GeTe)_0.91(PbTe)_0.09材料和(GeTe)_0.85-(PbTe)_0.09(SbTe)_0.06材料制成温差电单偶，测试单偶的热电转换效率，(GeTe)_...     

基于Matlab的单臂热电元件性能测试系统设计

小功率单臂热电元件是介于热电材料和器件之间的过渡元件,其性能参数既可以表征热电材料的性能,也可以适当表征热电器件的性能,因而构建工况条件下单臂热电元件测试系统有着重要的意义.采用台式万用表、双通道温度表及工控板实现了仪器与电脑可控通信,并采用Matlab进行上位机软件设计实现系统的自动测试功能.利用Matlab高效的数据处理能力极易计算得到所需数据.在工况条件下测试了用CaMnO3热电材料制成的单臂热电元件的性能.通过数据分析和处理,既得到表征材料性能的参数,也得到了表征器件性能的参数,从而实现了材料和器件的综合性能测试.     

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...     

不锈钢与金基体上电沉积Bi2Te3-ySey薄膜

采用控电位电沉积技术以不锈钢和金为基体制备了Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜。通过环境扫描电子显微镜(ESEM)、能量散射光谱(EDS)、X射线衍射光谱法(XRD)等方法,研究了不同基体对Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜形貌、组成及结构的影响。结果表明,在含有Bi3 、HTeO2 和Se4 的溶液中,可实现铋、碲、硒三元共沉积,制备出Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜。以金为基体电沉积的Bi2Te3-ySey薄膜的表面较平整、致密。在-0.04V沉积电位下,以不锈钢和金为基体电沉积Bi2Te3-ySey薄膜组成分别为Bi2Te2.39Se0.77和Bi2Te2.45Se0.85,且在不锈钢上电沉积制备的Bi2Te3-ySey薄膜的塞贝克系数更高,为-60mV/K。     

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%。     

热压法制备P型Bi2Te3基温差电材料研究

以P型赝二元Bi2Te3-Sb2Te3体系温差电材料区熔晶棒为前驱体,采用真空热压烧结法制备材料样品。测试热压前后材料样品性能,测试结果表明:热压样品较区熔材料具有更高的致密度和机械强度,改善了Bi2Te3基温差电材料易沿解理面发生劈裂的现象;同时,热压工艺促使了材料内部晶体结构和载流子浓度的变化,引起材料电导率的降低和塞贝克系数的改变,导致材料热导率显著降低。综合考虑材料各项性能参数,热压材料的热电优值基本与区熔材料相当,但前者的力学强度明显优于后者,在实际使用中将占有明显的优势。     

新型微温差电池的设计

将纳米材料的高效温差电转化性能和IC(集成电路)制造技术的长处相结合,设计出了一种全新结构的微型温差电池,这种全新结构的微型温差电池采用以多孔氧化铝模板为载体的n型和p型纳米线阵列温差电材料构成,其独特的层状结构有效地发挥了纳米线温差电材料的高效温差电转换性能,它通过将纳米线先并联再串联的方式使微型温差电池获得极高的电压输出,微型温差电池的厚度不超过100μm。     

温差电材料热压成形实验装置的研究

讨论了温差电材料成形特点,首次设计了适用于不同类型温差电材料的内热、外热和综合加热三种热压成形方法及其相应的模具结构.总结了实验装置的设计方法及热电材料热压成形经验,设计制备了实验装置,并进行了热压成形试验,所制备的NaxCo2O4和ZnO块体温差电材料性能优良.试验结果表明,所设计热压成形的装置设计合理、计算正确、结构简单、使用方便、功率可无级连续调节,温度控制准确、性能稳定,是个成功装置.     

微型燃烧器热电转化实验研究

描述了微型燃烧器内产生的热能通过热电转化途径转化为电能的实验研究。微燃烧器由石英材料组成,热电单元采用碲化铋系合金。实验采用了减少接触热阻的方法来提高热的传导。试验中得到了流量、温度、输出电压和热电转化效率间的关系并给出改进实验的思路。发现在实验条件下燃烧器壁面温度随流量呈正比关系,输出电压和功率随流量的增大而增大,系统的能量转化效率随流量的增大而减小。实验中获得的最大输出电压为1.84V,最大输出功率为368mW,最大转化效率为1.052%。