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%。     

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)_...     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

半导体温差发电器模块的热分析

以TEP1-1264-1.5型温差发电器为研究对象,简化了温差发电器模块的几何模型,提出了一种模块整体化的计算模型。考虑了温差发电器两端的接触热因素的影响,以热力学的角度对温差发电器模块稳定工作时进行数值分析。结果表明:考虑了功率损失和接触热对温差发电器热电性能影响时,输出电动势与发电器热端温度并不呈简单的线性关系,输出电动势的增大幅度随热端温度升高而逐渐减小。此外,半导体材料导热系数、发电器冷端对流换热系数对温差发电器的热电性能也有较大影响。     

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。     

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     

碲化铋温差发电模块构型优化设计

利用温差发电技术进行发动机废热回收的研究日益受到关注。为此,以热源温度250℃、热沉温度30℃为工况,考虑半导体热电材料(碲化铋)物理参数随温度的变化,数值研究了热电元件长度和截面积、导热基底厚度这3个结构参数对温差发电模块发电性能的影响。针对1维模型精度低和灵活性差的特点,建立了3维热电耦合物理模型。数值模拟结果表明:对于峰值输出功率而言,热电元件长度存在最优值,在该研究条件下,最优值在0.075~0.125 mm范围内,与理论分析结果近似,能量转化效率则随热电元件长度的增加而减小;输出功率随热电元件截面积的增大而减小,面积比功率和能量转化效率则缓慢下降;导热基底越厚,输出功率和能量转化效率均越减小。并且建立了简易实验测试装置,通过测试商用热电器件验证了物理模型的准确性。研究结果能为温差发电模块构型设计提供参考。     

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...     

化学共沉积法Ag基触头材料性能研究

采用化学共沉积法制备了AgSnO_2(12)、AgSnO_2(11.5)Bi_2O_3(0.5)及AgSnO_2(0.5)Bi_2Sn_2O_7(11.5)3种触头材料,并对其力学物理性能和模拟电性能进行了对比研究。结果表明:AgSnO_2(0.5)Bi_2Sn_2O_7(11.5)较AgSnO_2(12)和AgSnO_2(11.5)Bi_2O_3(0.5)熔焊力值小,电弧能量值低。     

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.     

利用余热温差发电降低中冷器气体温度

正目前国内外许多学者对汽车温差发电技术进行了研究,主要利用汽车尾气余热体现在以下方面:(1)改善温差电材料特性,如增大无量纲优值系数、改善热电材料结构等;(2)增大温差,如增强冷端散热;(3)改善汽车尾气结构。但汽车上的其他余热资源并没有有效利用。汽车中冷器在冷却增压器的高温气体时会释放大量的热,若利用这些余热进行温差发电,不仅变废为宝,同时也降低了中冷器气体温度,使发动机的进气量更充分,燃烧更彻底,达到汽车节能高效的目的。汽车中冷器是在增压器出口和发动机入口之间的空气冷却器,使增     

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。     

电子束辐照对聚酰亚胺电气性能的影响

研究了高能电子束辐照对聚酰亚胺薄膜(PI)试样电气性能的影响。实验发现高能电子束辐照后PI的介电常数减小,电导率增大,电损耗增大。利用原位聚合法把70纳米Al2O3粒子引入到PI薄膜中,对材料进行改性,实验发现改性后PI薄膜抗高能电子束辐射能力得到加强。     

温差电源工作特性的数值分析

考虑热电材料的塞贝克效应及电流的珀耳帖效应,与传热方程相结合,建立了平板型温差电源的一维计算模型,数值模拟了温差电源的热电耦合工作过程。分别在热端定壁温、定热流两种边界条件下,分析了温差电源内部构型及冷端换热边界对电源温度分布及其工作特性的影响规律。结果表明,热端定壁温条件下增加电源内部电单体对数量能够提高其最大输出功率,而热端定热流条件下的规律则与之相反。在此基础上,给出了优化温差电源设计的初步原则。