热电材料的应用和研究进展_李洪涛
新型热电材料的研究进展
![新型热电材料的研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/8a18a4fb64ce0508763231126edb6f1aff0071fc.png)
新型热电材料的研究进展热电材料是一种能够将热能转化为电能或者将电能转化为热能的材料。
随着科技的不断发展,人们对热电材料的研究也日益深入。
新型热电材料的研究进展,为我们带来了许多新的发现和应用。
本文将介绍新型热电材料的研究进展,包括其特点、应用领域以及未来发展方向。
一、新型热电材料的特点新型热电材料相较于传统材料具有许多优势。
首先,新型热电材料具有更高的热电转换效率,能够更有效地将热能转化为电能或者将电能转化为热能。
其次,新型热电材料具有更好的稳定性和耐高温性能,能够在极端环境下工作。
此外,新型热电材料还具有更好的环保性能,对环境的影响更小。
总的来说,新型热电材料在性能上有了很大的提升,为其在各个领域的应用奠定了基础。
二、新型热电材料的应用领域新型热电材料的应用领域非常广泛。
首先,在能源领域,新型热电材料可以用于开发新型的热电发电设备,提高能源利用效率。
其次,在航天航空领域,新型热电材料可以用于制造航天器和飞机的动力系统,提高其性能和稳定性。
此外,在电子产品领域,新型热电材料可以用于制造高效节能的电子产品,推动电子产品的发展。
总的来说,新型热电材料在各个领域都有着重要的应用前景,将为人类社会的发展带来巨大的推动力。
三、新型热电材料的未来发展方向未来,新型热电材料的研究方向主要集中在提高其性能和降低成本。
首先,研究人员将继续探索新型热电材料的结构和性能,寻找更高效的热电转换材料。
其次,研究人员将致力于降低新型热电材料的制备成本,推动其在工业生产中的应用。
此外,研究人员还将探索新型热电材料与其他材料的复合应用,进一步提高其性能和稳定性。
总的来说,新型热电材料的未来发展方向将更加多样化和前瞻性,为其在各个领域的应用带来更多可能性。
综上所述,新型热电材料的研究进展为我们带来了许多新的发现和应用,其在能源、航天航空、电子产品等领域都有着重要的应用前景。
未来,随着研究的不断深入,新型热电材料的性能将得到进一步提升,应用领域也将更加广泛。
热电材料的研究与应用
![热电材料的研究与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/079cc3f80408763231126edb6f1aff00bed57030.png)
热电材料的研究与应用热电材料是一种特殊的材料,它可以将温度差异转换为电能或将电能转换为温度差异。
这种能力使热电材料被广泛应用于电力、航空航天、医疗、环保等领域。
近年来,热电材料的研究和应用越来越受到关注,成为材料科学研究的一个重要方向。
一、热电材料的特性及分类热电材料具有很强的特殊性质,主要表现在两个方面:1. 温度差效应:热电材料可以将温度差异转换为电能。
2. 热电功效:热电材料可以将电能转换为温差效应,即在电流通过热电材料时产生温度变化。
根据材料的结构和性质,热电材料可以分为有机、无机和有机-无机复合材料三类。
无机热电材料主要包括铋锑合金、硫化物系列、氧化物系列等,而有机热电材料主要包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸苯酯等。
有机-无机复合材料一般是有机基体中掺杂无机颗粒,如聚吡咯烷和Mg2Si的复合材料等。
二、热电材料的应用1. 电源制备方面:热电材料可以利用温差效应来制备微型电源,并可通过热电致冷等技术来提高微型电源的效能和使用寿命。
2. 芯片散热方面:利用热电材料的温差效应可以较好地协助进行芯片散热。
目前热电材料在计算机CPU等芯片散热设计中已经有了实际应用。
3. 冷热机制冷方面:热电材料可以作为制冷制热的材料,实现高效的能源转换。
4. 航空航天方面:热电材料可以作为核电动力航天器和太阳能动力航天器的高效转换器。
在火星探测和深空探测等领域中,热电材料还有着很大的应用潜力。
5. 医学领域:热电材料可以作为一种创新的医疗设备,如热电生物反应器等,用于医疗或疗效监测。
三、热电材料的研究进展热电材料的发展离不开对其理论和实验研究的深入探讨。
当前热电材料的研究重点主要集中在三方面:1. 新型热电材料的发掘:通过合成、制备和掺杂等手段,研究发现了许多新型材料,如有机材料OTFTs、SrTiO3等,在未来热电材料的发展中将发挥重要作用。
2. 热电材料的性能优化:一方面是通过控温、压力等技术手段来改变其晶体结构,调控材料的电子传输性能以提高其热电性能;另一方面是通过优化电子输运过程,利用多层结构、制备纳米晶等手段提高其热电系数。
热电制冷材料的研究进展与应用
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热电制冷材料的研究进展与应用随着全球气温不断上升,人类对于环境友好型制冷系统的需求越来越迫切。
采用Peltier效应制冷技术的热电制冷器具有低噪音、高效率、易于控制等优点,成为目前最受关注的新型制冷技术之一。
因此,热电制冷材料的研究和应用一直是热点和难点之一。
本文将重点介绍热电制冷材料的研究进展和应用。
一、热电制冷材料研究进展1. 单晶热电材料单晶热电材料是应用最广泛的一种热电材料。
它的热电性能主要取决于其离子晶体结构的电子运动能力。
目前,Bi2Te3和PbTe等材料是最主流的单晶热电材料。
Bi2Te3具有较高的热电性能,耐腐蚀性好,但其制备成本高,半导体材料纯度和结晶质量要求高;PbTe具有较高的热电性能,易于生产,但其稳定性差,并且受到国际环保法律法规的限制。
2. 纳米热电材料与传统单晶热电材料相比,纳米热电材料具有更好的热电性能。
其中,纳米粒子尺寸的改变是影响热电性能的关键因素之一。
纳米材料具有更大的比表面积和更多的电子界面,因此可以增加载流子数量和提高电子迁移率,从而提高热电效率。
研究表明,在一定的纳米尺寸范围内,纳米粒子的尺寸越小,其热电性能越优秀。
3. 多功能复合材料多功能复合材料是由多种不同材料复合而成的一种材料。
与单晶热电材料相比,多功能复合材料的热电性能更优秀,应用更广泛。
例如,FeSb2/CuSb2复合材料具有优异的热电性能和机械性能,具有很高的应用潜力。
二、热电制冷材料的应用1. 热电制冷器热电制冷器是一种新型的制冷器,具有小体积、低噪音、高能效等特点。
热电制冷器的工作原理是利用Peltier效应,将热电材料加热一侧冷却一侧,从而实现制冷。
这种制冷器目前广泛应用于车载冷藏、光电子器件、計算機制冷装置和航空航天等领域。
2. 热电发电热电发电是将废热转化为电能的一种新型发电方式。
采用热电发电技术可以将冶金、工业制造、石化等领域产生的大量废热转换成电能,从而提高能源利用率。
目前,热电发电技术已经应用于太阳能光伏、风力发电、空气能热泵等领域。
热电材料的研究进展与应用
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热电材料的研究进展与应用当今世界上,随着科技的日新月异,越来越多的新材料被研发出来,其中热电材料的发展备受关注。
热电材料指的是在温度差异下能够产生电能的一类物质,其在节能、可再生能源等领域都有着广泛的应用。
本文将对热电材料的研究进展和应用进行探讨。
一、热电材料的研究进展热电材料的研究始于19世纪,但直到20世纪70年代才真正有了大规模的应用。
目前,热电材料已经发展成为一门跨学科的领域,涉及材料科学、物理学、化学、电子学、能源科学等多个学科。
随着材料科学的进展和计算机技术的发展,热电材料的研究和应用得到了进一步的推动。
1.1 理论模型的发展热电材料的研究首先需要建立相关的理论模型,以便预测和优化材料的热电性能。
在这方面,过去主要使用的是单能带体系的半经典Boltzmann输运方程,这种方法虽然得到了不错的结果,但在解释一些复杂的现象时存在困难。
随着量子统计力学和电子结构理论的发展,多能带和密度泛函理论等新的理论模型被提出并得到应用。
1.2 材料的发掘和制备为了满足各种应用的需求,热电材料必须具备一系列特殊的物理和化学性质,如高的热电系数和低的热导率等。
因此,一般而言,热电材料的发掘和制备都需要专门的合成方法和条件。
目前,钙钛矿材料、半导体材料和复合材料等都已经成为热电材料领域的研究热点。
二、热电材料的应用由于其独特的物理性质,热电材料在诸多领域具有广泛的应用前景。
2.1 节能领域热电材料可将废热转化为电能,从而实现废热利用和能量回收。
这在工业、交通运输和建筑等领域都有着潜在的应用。
例如,将汽车发动机的废热转化为电能,可提高汽车的能源利用率,减少碳排放。
2.2 可再生能源热电材料也可应用于太阳能和地热能的利用中。
太阳能热电发电系统不仅可以利用太阳能制造电力,还可以利用光伏效应使太阳光转化为电力。
而地热能热电发电系统则可以将地下的热能转化为电能,以实现对自然资源的有效利用。
2.3 生物医疗热电材料在生物医疗领域也有着广泛的应用。
热电材料的研究与应用发展
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热电材料的研究与应用发展第一章热电材料的概述热电材料是一类特殊的材料,它能够将热能转化成电能或将电能转化成热能。
这种特殊的功能使得热电材料应用广泛,例如用于发电、制冷、温度测量等领域。
早在19世纪,科学家巴克曼就发现了热电效应,并成功地制造了世界上第一个热电压差发电机。
自此以后,热电材料的研究与应用一直在不断发展。
第二章热电材料的分类热电材料可以根据其热电效应的类型来进行分类,主要分为两类:热电发电材料和热电制冷材料。
1. 热电发电材料热电发电是利用热电效应将热能转化成电能的过程。
热电发电材料需要具有高的热电效应和高的电导率。
常见的热电发电材料有硫化铅、碲化锗等。
2. 热电制冷材料热电制冷是利用热电效应将电能转化成冷能的过程。
热电制冷材料需要具有高的热电效应和低的热导率。
常见的热电制冷材料有硒化铋、碲化铋等。
第三章热电材料的研究进展热电材料的研究一直处于不断发展阶段,主要集中在以下几个方向:1. 新型热电材料的开发热电材料的开发是研究的重点之一,新型热电材料具有高热电效应、高电导率和低热导率等优点,因此能够实现高效的热电转换。
近年来,研究人员通过晶格工程、掺杂和界面调控等手段,成功研发了一系列新型热电材料。
2. 热电机理研究热电效应是热电材料的主要功能之一,因此研究热电效应的机理对于开发新型热电材料具有重要意义。
研究人员通过电子结构计算、热力学计算和表征手段等手段,深入研究了热电材料的电子结构、热输运性质和能带结构等特性。
3. 热电性能的优化提高热电材料的热电性能是研究的另一个重点,研究人员通过控制热导率、提高电导率和优化载流子浓度等手段,成功提高了热电材料的热电转换效率和输出功率。
第四章热电材料的应用发展热电材料的应用主要集中在以下几个方向:1. 热电发电领域热电发电技术在航空航天、地热能、核能等领域得到广泛应用,热电发电设备可以将废热转化成电能,提高能源利用效率。
2. 热电制冷领域热电制冷技术具有环保、高效的特点,可以应用于高精度温度控制、生物医学等领域。
热电材料的研究及应用探索
![热电材料的研究及应用探索](https://img.taocdn.com/s3/m/b4c3feaa6aec0975f46527d3240c844769eaa090.png)
热电材料的研究及应用探索第一章热电材料的概念及分类热电材料是指能够将热能转化为电能或将电能转化为热能的材料。
热电材料可分为两类,一类是铁磁性热电材料,另一类是非铁磁性热电材料。
铁磁性热电材料是指磁性和热电性质同时出现的材料,而非铁磁性热电材料则是指磁性和热电性质不同时存在的材料。
第二章热电材料研究的意义热电材料的研究对于能源转化、节能环保等领域具有高度的意义。
热电材料可以将废热转化为电能,从而实现能源的高效利用。
热电材料的研究可以推动可持续能源的发展,减少对有限资源的依赖。
第三章热电材料的研究进展1. 铁磁性热电材料的研究铁磁性热电材料广泛应用于磁场传感、高精度温度传感、磁化冷却等领域。
近年来,研究者们在铁磁性热电材料的合成、电性能调控等方面取得了重要进展。
例如,研究者发现了一种新型的铁磁性热电材料,具有较高的热电效率和良好的稳定性。
2. 非铁磁性热电材料的研究非铁磁性热电材料具有广泛应用前景。
在半导体、生物医药等领域,非铁磁性热电材料的应用前景十分广阔。
研究者们在非铁磁性热电材料的制备、性能优化等方面进行了大量的研究。
此外,多相热电材料也是非铁磁性热电材料研究的一个热点领域。
第四章热电材料的应用探索1. 废热利用废热来自于各种工业活动、交通运输等领域,这些废热如果被有效利用,可以大大降低能源消耗和污染排放。
热电材料可以将废热转化为电能,从而实现能源的高效利用。
2. 温度传感器热电材料在高温、低温等极端环境下的性能稳定性很高,因此可以作为温度传感器材料。
热电温度传感器可以在高温、强电磁场、腐蚀等恶劣环境下稳定工作,广泛应用于航空、航天、军工等领域。
3. 生物医药传感器热电材料的应用不仅限于工业领域,还可以用于生物医药领域。
热电材料在生物医药领域的应用主要包括生物传感器、药物控释等方面。
例如,研究者们利用热电材料制备了高灵敏度的葡萄糖生物传感器,用于检测人体内的葡萄糖含量。
第五章热电材料未来的发展趋势1. 多功能化未来的热电材料将会朝着多功能化方向发展。
热电材料的研究进展及应用
![热电材料的研究进展及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/a8f53fcca1116c175f0e7cd184254b35eefd1a21.png)
热电材料的研究进展及应用热电材料是一类具有热电效应的功能材料,它们可以将热能转换为电能或将电能转换为热能。
这种独特的能量转换特性使得热电材料在能源领域和热管理领域有着广泛的应用前景。
目前,热电材料的研究进展主要集中在材料合成、性能优化和应用拓展等方面。
热电材料的研究进展主要体现在以下几个方面,首先是材料的合成和设计。
传统的热电材料大多基于无机化合物,如硒化物、铋碲化物等。
近年来,随着材料科学的发展,研究人员开始关注有机、有机-无机杂化和纳米材料,这些新型材料具有更好的热电性能和可调控性。
例如,石墨烯、碳纳米管等纳米材料具有优异的电导率和热导率,可作为热电材料的增强剂,提高材料的热电性能。
其次,性能优化是研究热电材料的重要内容。
热电材料的性能主要包括热电系数、电导率和热导率等。
为了提高热电效率,研究人员通过改变材料的组分、调控晶格结构和掺杂等手段来优化性能。
例如,通过掺杂优化可以改变材料的能带结构,提高电子迁移率和载流子浓度,从而提高材料的电导率和热电系数。
此外,通过调控材料的晶格结构、形貌和尺寸等也可以改变热传导特性,降低热导率,提高材料的热电性能。
热电材料在能源领域和热管理领域有着广泛的应用。
在能源领域,热电材料可以用于热能转电能的热电发电装置。
利用热电材料的热电效应,可以将废热转换为电能,实现能源的可再生利用。
此外,热电材料还可以用于热电化学能源储存装置,将电能转化为化学能储存起来,以实现高效能量转换。
在热管理领域,热电材料可以用于温度传感器、温度控制器和热电制冷器等器件。
温度传感器和温度控制器利用材料的热电效应来检测和调节温度,用于工业和家用电器中的温度控制系统。
热电制冷器则是利用热电材料的热电效应来制冷,可以应用于航空航天、汽车和电子设备等领域。
总的来说,热电材料的研究进展主要体现在材料合成、性能优化和应用拓展等方面。
研究人员通过合成新型材料、优化性能和开发新的应用,不断推动热电材料的发展和应用。
热电材料的研究及应用
![热电材料的研究及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/8e2d0dcdf80f76c66137ee06eff9aef8951e4867.png)
热电材料的研究及应用热电材料是一类能够将热能转化为电能或者将电能转化为热能的材料。
这类材料具有广泛的应用前景,包括能源的利用、环境保护、生物医学等领域。
一、热电材料的研究进展目前,热电材料的研究主要集中在以下几个方面:1.基础研究基础研究主要是通过理论模拟和实验研究,深入探究热电材料的电输运和热输运机制。
其中最关键的问题是探索提高热电材料的热电性能的新途径和新理论,包括通过调整材料的电子结构、界面调控、微观结构设计等方法来提高其热电转换效率。
2.制备技术热电材料的制备技术主要包括化学溶液法、气相沉积法、物理气相沉积法等。
近年来,人们开始研究锂离子电池、太阳能电池等其他领域的材料制备技术在热电材料制备方面的应用。
3.应用研究热电材料的应用研究包括热电模块、热电发电机的设计和制造,以及在太阳能电池、生物医学、减排等领域的应用研究。
二、热电材料的应用1.能源利用热电技术是一种可以实现“废弃物再利用”的技术。
利用热电材料将废热转化为电能,不仅可以减少环境污染,还可以生成电力。
2.环境保护随着工业化进程的加剧,环境问题成为了人们关注的热点。
热电材料可以用于环境保护,例如将废水中的热能转化为电能,以实现最大程度地减少污染。
3.生物医学热电材料还可以用于生物医学领域。
例如,人体发出的热能可以被一些热电材料转化为电能,以当作医疗设备的电源。
4.减排热电材料也可以用于减少排放。
例如,利用废热发电减少了能源的消耗,还减少了排放的二氧化碳和其他污染物。
总之,热电材料的研究和应用是一个具有广阔前景的领域。
未来将继续探索热电材料的新途径和新理论,以提高其能源转换效率,并将其广泛应用于各个领域,以实现绿色、可持续的发展。
热电材料的新进展
![热电材料的新进展](https://img.taocdn.com/s3/m/d7ed77401611cc7931b765ce0508763230127465.png)
热电材料的新进展热电材料是一种能将热能转化为电能或将电能转化为热能的物质,又称为热电材料(thermoelectric material)。
这种材料已经得到了广泛的应用,包括用于热电发电、温度测量、温度控制和热解析等领域。
近年来,在研究中心的深入探索下,热电材料的研究也取得了新的进展。
一. 超导热电材料传统的热电材料有一个很大的缺陷,就是存在很高的热导率。
这意味着,当它们将热转化为电的时候,一部分热量会被浪费掉,转化效率很低。
因此,科学家一直在寻找可以减少热传导的新材料。
近年来,超导热电材料就成为了其中的一种研究方向。
超导热电材料具有非常低的热导率,可以将热转化为电的效率提高到一个新的水平。
二. 纳米热电材料纳米技术是当今科技领域最重要的发展方向之一。
在热电材料研究中,纳米技术的应用也有了很大的进展。
科学家们通过控制热电材料的晶粒大小和比表面积,使这些材料具有更好的热电性能。
同时,纳米热电材料还可以用于制造微型温度传感器和微型热电发电机等微型器件。
三. 基于模拟设计的热电材料模拟设计是一种先进的计算方法,可以用来模拟和预测热电材料的性能。
通过模拟设计,可以更好地理解热电材料的物理机制,优化材料的性能,从而加速热电材料的开发和应用。
基于模拟设计的热电材料已经成功地应用于传感器、热电发电器等领域。
总之,热电材料的研究领域已经涵盖了很多方面。
超导热电材料、纳米热电材料和基于模拟设计的热电材料等新兴研究领域都有着广泛的应用前景。
未来,随着科技的不断进步和人们对能源需求的不断增加,热电材料的研究也将会得到更加全面和深入的发展。
热电材料的新材料的发现和应用研究
![热电材料的新材料的发现和应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/9a0a08d64bfe04a1b0717fd5360cba1aa8118cd0.png)
热电材料的新材料的发现和应用研究热电材料在能源领域中发挥着重要的作用。
热电材料具有将热能转化成电能的特性。
因为热电材料可以在火电站、核电站、太阳能等领域中使用,所以热电材料研究和应用一直是能源领域中的课题。
近年来, 人们对热电材料的研究和应用不断深入,不断有新材料被发现。
在热电材料研究中,发现新材料的方法一般有两种。
第一种是从已知的材料系列中挑选出合适的材料进行改良和优化。
第二种是完全创造性地开发新型材料。
这些新材料的发现主要靠大量的实验研究,而现代计算机技术的普及和高级制造技术的应用,更为研究人员提供了可靠的方法和工具。
在新型热电材料的发现方面,碲化物和硫化物材料是备受关注的材料。
碲化物是一种III-VI族兼具金属和半导体特性的二叉化合物材料,因其优越的热电性能而受到关注。
硫化物材料则是一类以硫和金属元素为主要成分的化合物材料,具有优异的电学和热学性质,可以用于制造高效的热电发电机。
另外,对于新型热电材料的发现,基于共价键和离子键等结构理论的研究近年来也取得了重要的进展。
例如,基于超晶格、带隙和接触型材料的理论研究提供了新颖的思路和思维方式,并引发了热电界的关注。
再说说新型热电材料的应用研究,大约分为两个方面。
第一个方面是为了能源转化,利用热电材料转化热能为电能,被应用于制造热电发电机。
这些热电发电机可以用于航空、汽车、建筑等领域。
第二个方面则是为了制冷,逆热电现象可以将电能转化为制冷功,即在低温环境中提供冷却制冷机制冷所需的电能。
在实际应用中,新型热电材料的研究和应用仍然面临许多难题。
其中最大的挑战之一是如何提高材料的热电转换效率。
提高热电转换效率需要综合考虑材料特性和工艺技术的优化。
另外,热电材料的稳定性、成本等问题也是目前的难题。
总之,新型热电材料的发现和应用研究是一个复杂的问题,但是也是一个充满挑战和机遇的领域。
在未来的热电领域,人们将会从中获得更多的创新和技术突破。
希望热电材料的研究和应用能够推动能源领域的发展,为全球可持续发展作出贡献。
热电材料的研究与应用前景
![热电材料的研究与应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/0b81280586c24028915f804d2b160b4e767f8115.png)
热电材料的研究与应用前景第一章:引言随着能源的需求和消耗量的不断增长,对绿色、清洁和高效能源的需求也不断加强。
热电发电技术作为一种新型、高效、清洁的能源利用技术,引起了人们的极大关注。
热电材料作为热电发电技术的关键材料,其在引领和推动热电发电技术的发展和应用方面具有重要意义。
第二章:热电材料的基本概念热电材料是指具有特殊的电导率和热导率的材料。
它们可以将热能转化为电能,实现热电转换。
根据热电材料的特性,可以将其分为P型和N型两种材料。
其中,通过掺杂杂质使材料中产生正空穴的叫做P型材料,通过掺杂杂质使材料中产生负电子的叫做N型材料。
第三章:热电材料的研究进展随着材料科学技术的不断发展,人们对热电材料的研究也在不断进展。
近年来,几种新型热电材料的研究成为了研究热电材料的新方向。
例如,基于两维材料、多相材料等的热电材料具有很高的热电性能,并且这些材料的制备方法也在不断地完善。
除此之外,人们也研究并发现了新的掺杂元素,比如Ni、Co、Fe等可以有效地提高P型材料和N型材料的热电性能。
另外,多项研究还在探索利用纳米材料、多孔材料、等离子体共振等新技术手段,来改善材料的电学、热学性能。
第四章:热电材料的应用前景热电材料在能源领域中的应用前景广泛。
一方面,在现代化工、纺织、矿业等领域中,大量的废热资源没有得到有效利用,因此,用热电材料来利用废热资源来发电是十分有效的。
另一方面,在太阳能、核能等领域中,利用热电材料将热能转化为电能,可以有效地减少对化石燃料的依赖。
此外,热电材料还可以应用于生化传感、红外探测等领域,因此也有着广泛的应用前景。
第五章:热电材料应用的案例目前,热电材料已经在许多领域得到了成功的应用。
例如,中国科学院宁波材料所研发的新型导热电材料可以将太阳光线转化为电能,为光热发电技术带来了新的选择。
另一个例子是,美国Intel公司在处理器开发中使用了热电材料,将处理器的废热转化为电能来供电,这样既能提高效率,又能减少对环境的影响。
热电材料的研究与应用前景
![热电材料的研究与应用前景](https://img.taocdn.com/s3/m/316c5c73c950ad02de80d4d8d15abe23492f0357.png)
热电材料的研究与应用前景随着社会的发展,人们对高效能源的需求越来越迫切,而热电材料的研究和应用成为了一个重要的方向。
热电材料能够把废热转换成电能,实现能量的自给自足,具有广阔的应用前景。
本文将从热电材料的基本原理、目前热电材料的研究现状以及未来的应用前景等方面展开探讨。
一、热电材料的基本原理热电材料是指能够实现热电转换的材料,主要包括热电发电和热电制冷两个方面。
热电发电是指将热能转换为电能,其基本原理为热释电效应和塞贝克效应。
热释电效应是指当一种材料受到温度变化时,它所产生的电压发生变化。
塞贝克效应是指当一种材料受到电压变化时,它所产生的温度发生变化。
通过这两种效应的组合,能够实现将废热转换为电能,从而实现能量的自给自足。
热电制冷是指将电能转换为冷能,其基本原理为逆塞贝克效应。
逆塞贝克效应是指当一种材料受到电压变化时,它所产生的温度也随之变化。
通过这种效应的作用,能够实现将电能转换为冷能,从而实现制冷效果。
二、目前热电材料的研究现状目前热电材料的研究主要集中在以下几个方面:1.新型热电材料的研究传统的热电材料效率较低,制约了其应用范围。
因此,人们正在研究新型热电材料,如石墨烯、碳纳米管等材料,这些材料具有良好的热导率和电导率,能够有效提高热电材料的能量转换效率。
2.优化热电材料结构热电材料的结构对其能量转换效率有着至关重要的影响。
因此,人们正在通过优化热电材料的结构,如晶体结构、化学组成等方面,提高其能量转换效率。
3.提高热电材料的稳定性热电材料在高温、高压等恶劣环境下的稳定性十分重要。
因此,人们正在研究如何提高热电材料的稳定性,使其能够在各种极端环境下稳定运行。
三、未来的应用前景随着社会的发展,热电材料的应用前景越来越广泛。
以下是热电材料未来的应用前景:1.能源领域热电材料可以将废热转换为电能,使得能源的利用效率得到提高,从而降低了能源的消耗。
在未来的能源领域中,热电材料将会发挥越来越重要的作用。
热电材料及器件研究新进展
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热电材料及器件研究新进展近年来,随着科技的不断进步,热电材料及器件的研究也在不断发展,新的成果和进展不断涌现。
本文将介绍一些热电材料及器件研究的新进展,让我们更加了解这一领域的发展趋势和前沿科技。
一、新型热电材料的发现在热电器件中,热电材料起到关键的作用。
近年来,科学家们发现了一些新型热电材料,这些材料具有更高的效率和更好的稳定性。
1. 柔性热电材料柔性热电材料具有高效率和可弯曲的特点,因此被广泛应用于可穿戴设备领域。
近期,研究人员在石墨烯和聚亚胺材料上成功制备了柔性热电发电机,这种发电机可以利用人体发出的热能产生电能,用于驱动穿戴设备。
2. 新型有机-无机复合材料有机-无机复合材料是一种材料结构独特、性能优良的新型材料体系。
近年来,研究人员发现一些新型有机-无机复合材料具有极高的热电转换效率,因此被广泛应用于热电发电领域。
这些材料还具有成本低廉、易于制备等优点,将有望在未来替代传统的热电材料。
二、热电器件的新型设计在热电器件中,除了材料的选择外,器件的设计也对其性能有着重要影响。
近年来,科学家们提出了一些新型的热电器件设计方案,这些方案可以提高器件的效率、耐用性等性能。
1. 多级热电模块技术多级热电模块技术可以将多个热电发电模块连接在一起,形成一个大规模热电发电系统。
这种技术可以提高热电发电系统的转换效率和输出功率,因此在太阳能、地热能等领域有着广泛的应用前景。
2. 大面积热电模块技术大面积热电模块技术可以将多个小的热电模块拼接起来,形成一个大面积的热电模块。
这种技术可以提高热电模块的输出功率和转换效率,因此有望在太阳能、地热能等领域广泛应用。
三、热电器件的实际应用近年来,热电器件在实际应用中有了更广泛的应用。
以下是一些热电器件的实际应用案例。
1. 路面热电发电系统在城市道路上安装热电发电系统,可以利用路面散发的热量发电,以增加能源供给的同时,缓解城市能源短缺的问题。
2. 电动汽车座椅在电动汽车座椅上加装热电模块,可以将座椅发出的热能转化为电能,为汽车提供额外的电力。
热电材料制备与应用研究
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热电材料制备与应用研究热电材料是一种能将热能转换成电能或将电能转换成热能的材料。
它广泛应用于太阳能电池、汽车尾气处理、核反应堆、热释电微发电机等领域。
热电材料的发展和应用,对于节能环保、资源节约以及未来能源领域的发展具有重要意义。
一、热电材料的制备技术1. 热喷涂法热喷涂是一种在高温下将材料粉末熔化喷涂到基板上形成涂层的方法。
通过调节材料粉末的喷射速度和温度,可以控制涂层的厚度和组成。
常见的热电材料制备如Bi2Te3,就可以采用热喷涂法制备。
2. 共沉淀法共沉淀法是将两种离子溶液中的阴、阳离子,分别在一定条件下还原沉淀成质量相等的相同化合物,并在高温下烧结,得到所需的热电材料。
这种方法操作简单,但对于相转变和组分分离等问题需要特别注意。
3. 机械合金化方法机械合金化是利用高能强度球磨器进行球磨的方法。
通过球磨机能将原来的材料变成微米级的粉末,从而达到高效的合金化效果。
合金化的材料再经过烧结,得到所需的热电材料。
二、热电材料的应用研究1.太阳能电池利用太阳能发电是可持续发展的重要手段之一。
热电太阳能电池的原理是将太阳能转化成热能,再将热能转化成电能。
在最近几年的研究中,利用无铅热电材料的热电性能,将其应用于太阳能电池中,相对于硅基太阳能电池,具有更高的费电率和稳定性。
2.汽车尾气处理汽车尾气中的一氧化碳和氮氧化物对于环境污染问题极其严重。
利用基于热电技术的尾气处理器,可以将尾气中的一氧化碳和氮氧化物转化成电能或者转化成热能,从而减轻环境对物质和能源的压力。
3.核反应堆核反应堆是人类探索核能技术的重要工具。
通过热电材料,可以将核反应堆产生的热能转化成电能,火电站也常采用这种方法产电。
最近的研究进展表明,利用新型无铅的热电材料,可以提高核反应堆的效率和稳定性。
4. 热释电微发电机热释电微发电机利用人体的热能来发电,是一种可以实现人体自发发电的设备。
目前已经有不少研究利用柔性的热电材料制备热释电微发电机,以满足未来人体电子设备的需求。
热电材料的研究与应用前景展望
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热电材料的研究与应用前景展望随着民众对于环境保护和能源危机的日益关注,材料科学研究也逐渐向可持续能源方向转化。
其中一种受到广泛关注的材料是热电材料。
本文将着重探讨热电材料的研究现状和应用前景。
一、热电材料的定义与原理热电材料是一类具有热电效应的材料。
简单来说,当一端材料受到热量作用时,会产生电流。
这个特性被称为热电效应。
这个效应的基本原理是热量和电子在材料中的传播方式不同,因此在温度差异下会导致电子的漂移,从而产生电流。
二、热电材料的分类目前,热电材料主要有五种:高温热电材料、中温热电材料、低温热电材料、有机聚合物热电材料和纳米热电材料。
高温热电材料和中温热电材料主要适用于工业领域。
它们通常是复杂的化合物,因此制备难度相对较高,但是它们具有非常优异的热电性能。
低温热电材料则主要应用于微型制冷系统、太阳能光伏和废热利用等领域。
有机聚合物热电材料则因其可塑性和低成本优势被广泛应用于生物传感器等领域。
而纳米热电材料则因其高度的表面积和量子效应而具有超强的热电效应。
三、热电材料的研究进展近年来,热电材料研究得到了越来越多的关注。
具有代表性的热电材料研究成果包括:(1)超材料的热电性能研究超材料是由纳米结构构成的材料,具有超出传统材料的特异性质。
研究人员通过构建一种称为“声子平衡亏损”的机制成功地将超材料的热电效应提高了3倍以上。
(2)二维材料的热电性质研究石墨烯是一种具有超强热电性能的二维材料。
目前的研究主要关注于如何改善其热电性能,例如探究外加电场和应变对其热电性能的影响等。
(3)基于纳米晶体的热电材料实验研究表明,通过调整不同晶粒大小的纳米材料可以得到具有不同热电性质的材料,进一步提高热电材料的性能。
总体来说,热电材料的研究领域还处于起步阶段,但是目前的成果已经具有非常大的潜力,特别是在可持续能源领域。
四、热电材料的应用前景在环境污染严重、能源日益匮乏的今天,热电材料因其绿色、可再生的特性正逐渐成为人们眼中的新宠。
热电材料的研究进展与应用前景
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热电材料的研究进展与应用前景随着科技的不断发展和人们对环保的关注,热电材料的研究和应用越来越受到重视。
热电材料指的是那些能够将热能转换为电能或将电能转换为热能的材料,它们具有极大的潜力,在节能、环保、可持续发展等方面发挥重要作用。
本文将对热电材料的研究进展和应用前景进行探讨。
一、热电材料的基本原理热电材料的基本原理是热电效应,也即塞贝克效应和Seebeck效应。
塞贝克效应是指在一定温度差下,电子流通过两种不同电导率的材料时会产生电势差;而Seebeck效应则是指在材料的两端加入温差时,会形成电子流,这个电子流大小与温差大小成正比。
这两个效应的结合就是热电效应。
二、热电材料的研究进展随着热电效应的发现和热电材料的研究深入,越来越多的新型热电材料被发现。
常见的热电材料有铁磁体、嵌入型、金属复合、无机非晶材料、有机聚合物等。
研究人员通过对这些材料的改变结构或添加元素等方式,提高它们的热电性能。
近年来,柔性热电材料、稀磁材料和二维热电材料等成为研究的焦点。
在热电材料的发展中,能源转换效率、稳定性和生产成本是需要考虑的因素。
因此,优秀的热电材料应当同时具有较大的Seebeck系数、较大的电导率和较小的热导率,这些因素的平衡是热电材料制备中最为关键的问题。
三、热电材料的应用前景热电材料应用前景广阔。
应用范围主要包括废热能利用、可穿戴设备、探测技术、太阳能光伏发电等领域。
举个例子,废热利用是指将高温废热能够转化为电能的技术,在工业生产和城市建设中应用广泛。
热电材料通过将废热转化为电能,降低了能源的浪费,提高了能源利用效率,具有明显的经济和环境效益。
除了废热利用,随着可穿戴设备的普及,以及对人体健康监测的需求,柔性热电材料的应用也有了广阔的发展前景。
采用柔性热电材料制作的穿戴设备可以实现对人体的热量、湿度、压力等一系列生理数据的监测,可以有效地保护人体,提高健康水平。
再比如,热电材料还可以应用于红外探测技术中。
热电材料塞贝克系数测试仪研制
![热电材料塞贝克系数测试仪研制](https://img.taocdn.com/s3/m/a7344133cdbff121dd36a32d7375a417866fc1fb.png)
热电材料塞贝克系数测试仪研制李洪涛;郅惠博;吴益文;王彪;徐杰;陈杰;吴子华;宿太超【摘要】为避免热电材料在高温测试过程中被氧化,基于塞贝克效应(Seebeck effect)设计一种在真空高温环境下测试热电材料Seebeck系数的新型装置.装置主要包括真空系统、样品支架系统和控制总成3部分.该新型装置成本低廉,易于操作,其应用不但可以有效防止高温环境中样品测试的氧化现象,而且可以在高温真空环境下准确、快速地测量样品的Seebeck系数.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2014(040)001【总页数】4页(P66-68,82)【关键词】热电材料;塞贝克系数;装置;真空;高温;氧化【作者】李洪涛;郅惠博;吴益文;王彪;徐杰;陈杰;吴子华;宿太超【作者单位】上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海出入境检验检疫局,上海200135;上海第二工业大学,上海201209;河南理工大学,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TB34;TB942;TM930.12;TP274热电材料是一种基于塞贝克(Seebeck)效应和帕尔贴(Peltier)效应,通过固体材料内部载流子输运实现热能与电能相互转换的新型功能材料[1-3]。
以热电材料为核心部件的热电器件可以制作成温差发电或温差电制冷装置,称之为热电装置(thermoelectricdevices,TE装置)。
热电装置在热电发电和温差电制冷领域具有广泛的应用前景[1-10]。
热电材料品质的优劣取决于其热电性能,Seebeck系数是评价热电性能的重要指标之一[1-3]。
目前,市场化实际应用的热电材料大多为金属合金化合物[1-10]。
由于这些合金化合物在高温环境中易氧化,直接导致材料的本征性能下降,从而造成了高温环境下Seebeck系数测量的不准确。
热电材料的研究现状与应用
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热电材料的研究现状与应用热电材料是近年来备受关注的研究领域。
在传统的热电材料中,热电效应一般是指外加温差下材料内部发生的电子转移,以及这些电子转移所引起的电场及电流形成的效应。
这种效应的利用可以制造一些复杂的电子设备,如热电发电机、热电制冷机等。
由于热电技术具有无污染、稳定性高、不受天气环境限制、长寿命等特点,因此近年来热电材料的研究得到了越来越多的关注。
目前热电材料的主流研究方向大致分为两类:一、提高热电材料的能效和可靠性;二、寻找新的热电材料。
下面将对几种热电材料的研究现状和应用进行介绍。
一、硫化物热电材料硫化物热电材料是目前热电材料研究中一个重要的研究方向。
硫化物材料热电性能优异,具有高的热导率和热电效率,可以广泛应用于热电发电、热电制冷等领域。
硫化物热电材料被认为是理想的制冷材料,它能够达到与现有的制冷材料相当甚至更好的制冷效果。
据统计,硫化物热电材料的发电效率甚至可以达到45%以上。
二、铁基热电材料铁基热电材料是目前的一个热点研究领域。
铁基热电材料与传统硫化物热电材料相比,其性能更加稳定,有助于实现长期的热电发电和制冷。
铁基热电材料的基础研究相对较少,但目前已有一些鼓励的研究成果。
这些研究成果表明,铁基热电材料具有良好的热电性能,能够在应用于制冷时提供较高的制冷效率。
三、氧化物热电材料氧化物热电材料是近年来备受关注的热点领域。
氧化物热电材料具有具有较强的化学稳定性和热稳定性,这些性质为其应用于强磁场、高温、高压等特殊环境下的应用提供了坚实的基础。
氧化物热电材料在发电和制冷方面的应用也非常广泛。
目前,氧化物热电材料的基础研究和实际应用的研究都在不停地发展。
这表明氧化物热电材料将成为未来热电研究领域的一个重要方向。
总之,热电材料的研究与应用前景广阔。
虽然目前仍面临诸多难题,但科学家们致力于探索新的材料制备和工艺方法,以提高热电材料的能效和可靠性,从而实现更广泛的应用。
相信在不远的将来,热电材料将会在能源、环保、军事、医疗等领域得到越来越广泛的应用,为我们的生活和科技发展带来新的突破。
热电材料的研究和应用
![热电材料的研究和应用](https://img.taocdn.com/s3/m/4b36b9c09f3143323968011ca300a6c30c22f12f.png)
热电材料的研究和应用热电材料是指能够将热能转化为电能或将电能转化为热能的材料。
它主要由热导率、电导率和热电功率等特性决定。
这种材料广泛应用于太阳能、汽车、航空、电子设备、医学和通信系统等领域,因为它们可以有效地将废热转化为电能,从而提高能源利用率。
热电材料的研究和应用已有了很长的历史,最初的发明者是德国的Seebeck和法国的Peltier。
随着科技的发展,热电材料的性能也逐渐得到了提高,众多科学家们在这个领域进行了大量的研究和探索,取得了很多重要的进展。
一、热电材料的分类热电材料主要分为两类:测量与制冷。
其中测量类热电材料是指用于测量温度的热电元件,常见的有热电偶和热敏电阻。
制冷类热电材料是指用于废热回收和制冷的热电材料,主要有锗(PbTe)系列、硅(GeSi)系列、铋钋(BiTe)系列等。
二、热电材料的特点和应用热电材料具有以下几个特点:1.高性能:热电材料具有高的热电转换效率和提高能源利用率的能力;2.热电元件小巧、灵活:热电材料的热电元件体积小,便于安装;3.长寿命和高度稳定性:热电材料具有很强的耐高温性和长寿命;4.可循环发电:热电材料可循环利用,永不耗尽;由于热电材料具有这些优良的特性,所以得到了广泛的应用。
1.太阳能领域:热电材料可以将太阳能转化为电能,可以用于发电和储能。
例如,热电模块可以嵌入太阳能电池板中,提高太阳能电池板的效率。
2.汽车和航空领域:热电材料可以将汽车或航空器排放的废气中的热能转化为电能,从而提高能源利用率,降低污染。
3.电子设备和通信系统:热电材料可以用于电子元件的温度控制和测量,因为其灵活小巧的特性,可以嵌入到电子元件中。
4.医学领域:热电材料可以用于医学设备中,例如体温计。
热电元件灵敏度高,可以精确测量体温。
5.制冷领域:热电材料能够将热转移,将热流从低温处引入高温处,所以它可以作为吸收或排放制冷剂的替代品,实现低温制冷。
三、热电材料的发展热电材料的发展和应用能够带来很多潜在的经济效益和环保效益,因此,热电材料的研究和发展已成为科学家们关注的重点之一。
新型材料在热电领域的应用研究
![新型材料在热电领域的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/f765f9c4bdeb19e8b8f67c1cfad6195f312be8a7.png)
新型材料在热电领域的应用研究介绍随着经济的快速发展和环境问题的愈加严重,寻找一种可持续性能源,成为当前的重大课题。
然而,目前从环境能的转化和利用技术来看,其转化效率较低,不能满足日益增长的能源需求,同时也会导致环境污染的加重,因此,热电转换技术逐渐成为了学术和工业界的研究热点。
热电材料是指具有热电效应的物质,其作用方式是通过将热源与载电子之间的温差转化为电能,或者将电场和载电子之间的电势差转化为热能,从而实现能源转换。
新型热电材料以其优异的性能、广泛的应用前景和较高的效率吸引了国内外学者和企业的关注。
本文将从新型热电材料的种类、应用效果以及研究进展三个方面,来介绍新型材料在热电领域的应用研究。
新型热电材料种类热电材料是指一种实现热电转换的材料,其通过温差或者电压变化,将热能转换成电能或者将电能转换成热能。
目前,已有多种新型热电材料被开发出来,包括热电聚合物、无机热电材料、石墨烯热电材料等等。
这些新型材料具有高效率、可持续性等特点,适用范围非常广泛。
热电聚合物作为一种新型的热电材料,其主要由一些具有高导电率的有机物质构成。
热电聚合物的热电性能与其化学结构和分子形态密切相关。
聚合物分子结构的改变,可以通过改变其物理性质,从而进一步优化其热电性能。
此外,聚合物热电性能还受到其化学结构、聚合度等多种因素的影响,因此聚合物的热电性能研究可以为热电转换技术的发展提供新的思路。
无机热电材料主要指由硫化物、氧化物和硫腔体材料等组成。
这些无机热电材料以其高度的安全性、热稳定性和优异的热电性能而受到重视。
例如,Bi2Te3,Te、AgSbTe2等。
石墨烯作为一种新型的纳米材料,其其结晶性好、形状可控、导电性能好、机械强度高等优异特性已得到广泛应用。
目前,人们通过掺杂石墨烯或制备其他复合物,以进一步提高其热电性能,形成一种新颖有活力的热电材料。
应用效果由于新型热电材料具有良好的热电性能,可与多种能源源进行联合,因此在多个领域具有广泛应用前景。
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德国柏林举办了 “ 温差电 技 术 -汽车工业的机遇 ” 会 议。 1 0月, 会上展示了一辆安装温差发电器的大众牌家 用 轿 车 , 该温差 发电器可在高速公路行驶 条 件 下 为 汽 车 提 供 6 0 0W 电 功 率 , 满足其 3 减少燃料消耗 5% 以上 。 0% 用电需要 ,
1. 1. 1 太空探测
( , 1 S h a n h a i E n t r x i t I n s e c t i o n &Q u a r a n t i n e B u r e a u S h a n h a i 2 0 0 1 3 5; 2 I n s t i t u t e o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n d -E g y p g ,H , , E n i n e e r i n e n a n P o l t e c h n i c U n i v e r s i t J i a o z u o 4 5 4 0 0 0; 3 C o l l e e o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n d E n i n e e r i n g g y y g g g , ) D o n h u a U n i v e r s i t S h a n h a i 2 0 1 6 2 0 g y g , o w e r e n e r a t i o n A b s t r a c t i r s t o f a l l t h e a l i c a t i o n o f t h e r m o e l e c t r i c m a t e r i a l s i n t h e f i e l d o f t h e r m o e l e c t r i c F p g p p , a n d t h e r m o e l e c t r i c r e f r i e r a t i o n i s i n t r o d u c e d . S e c o n d l a n o v e r v i e w o f t h e r e s e a r c h r o r e s s i s i v e n f o r t h e r m o e l e c - g y p g g , , , t r i c m a t e r i a l s i n c l u d i n s e v e r a l t e s o f n e w m a t e r i a l s s u c h a s H a l f e u s l e r i n t e r m e t a l l i c c o m o u n d s s k u t t e r u d i t e -H g y p p , n a n o a t e r i a l s . F i n a l l t h e t e s t m e t h o d a n d s t a n d a r d o f t h e r m o e l e c t r i c r o e r t i e s f o r t h e r m o e l e c t r i c m a t e r i a l s a r e a n d -m y p p b r i e f l r e v i e w e d . y , , , K e w o r d s t h e r m o e l e c t r i c m a t e r i a l s f i u r e o f m e r i t t h e r m o e l e c t r i c o w e r e n e r a t i o n t h e r m o e l e c t r i c r e f r i e - g p g g y , r a t i o n t e s t s t a n d a r d
[] 对于 2. 5 亿装置时后没 有 一 个 报 废 2 。 需 要 特 别 指 出 的 是 , 放射性同位素供热的温 差 发 电 器 系 遥远的空间探测器来说 ,
图 2 装配温差发电机的汽车 e n e r a t o r F i . 2 A t r u c k e u i e d w i t h t h e r m o e l e c t r i c g g q p p
0 引言
随着世界范围内 以 石 油 、 煤、 天然气为代表的一次能源 的日益短缺和环境污染的不断恶 化 , 环境友好型 的 新 能 源 材 — — 热电材料备 受 关 注 。 热 电 材 料 是 利 用 固 体 内 部 载 流 料— 子运动实现热能 和 电 能 直 接 转 换 的 功 能 材 料 。 它 可 以 用 于 制作温差发 电 机 或 电 制 冷 装 置 , 这些热电器件具有结构简 单、 质量轻 、 体积小 、 无运动部 件 、 寿 命 长、 安 全、 清 洁、 环保等 优点
前苏联最早研制开发了温差发电 机 , 当 2 0 世纪 4 0 年代 , 2] 。此 后, 前苏联和美国对温差 时的热电转换效 率 达 到 5% [ 发电技术进行了大量的研究和改 进 , 在外太空深 层 探 索 领 域 的应用尤 为 成 功 。 例 如 , 美国宇航局1 9 7 7年发射的 V o a - y 即 将 穿 越 太 阳 系 。V e r 1 探测器目前仍 正 常 工 作 , o a e r 1 g y g 探测器是迄今为止距离地球最远 的人造飞 行器 , 其探测器的 动力由热电材料制成的放射 性同位 素温差发 电装置 ( R a d i o i - , 提 供。 图 1 为 R s o t o e t h e r m o e l e c t r i c R T G) T G e n e r a t o r p g 2 3 8 的结构示意图 , 内部热 源 为 放 射 性 同 位 素 P 热源外部为 u , 温差发电器 。V o a e r 1探测器的发电系统包括1 2 0 0个热 y g 通过 P 在长达 电对 , u 的 衰 变 为 温 差 发 电 器 件 提 供 热 量,
[ 1]
1 热器件的应用发展
1. 1 温差发电
目前 , 国内使用 的 电 能 很 大 一 部 分 是 由 热 能 转 化 而 来 , 如火电厂 、 核电厂以及大规模太阳能发 电 厂 。 在 这 些 工 业 部 门中 , 能量间转换主要是利用热能加热液体或 蒸 汽 以 驱 动 汽 轮机发电 。 该能量 转 换 过 程 复 杂 、 设 备 昂 贵 且 易 损 耗, 特别 是对环境污染严重 。 我国近 3 0 年来经 济 持 续 高 速 的 增 长 消 耗了大量的能量 , 同 时 也 产 生 了 大 量 的 工 业 热 能、 机动车排 / 环境热等 , 这些 余 热 和 废 热 约 占 总 产 生 能 量 的 2 放热能 、 3。 区别于传统的热 电 转 换 方 法 , 通 过 热 电 转 换 装 置 利 用 余 热、 废热直接进行温差发电不但可以有效地缓解 能 源 短 缺 问 题 , 也有利于减少环境污染 。 最初 , 热电材料 主 要 应 用 在 太 空 探 索等一些特殊领域 。 近年来 , 随着能源供 应 的 急 剧 短 缺 和 高 性能热电材料研 究 的 显 著 进 步 , 利 用 先 进 的 热 电 转 换 技 术, 将大量废热回收转换为电能的方法 , 普 遍 在 日、 美、 欧等发达 国家得 到 应 用 和 普 及 。 例 如 , 火力发电厂热效率一般为 通过 在 电 站 锅 炉 炉 膛 内 应 用 碱 金 属 热 电 转 换 3 0% ~4 0% , 器, 可提高系统发电效率 5% ~7% ; 小型垃圾焚烧炉一般间
, 可以为绿 色 消 费 品 及 工 业 品 的 发 展 铺 平 道 路 , 推动
热电材料已 经 成 功 应 用 于 众 国民经济的可持续发展 。 目前 , 多具有特殊限制的专业领域 ( 如地球外部深层空间 探 测 器 供 。此 外, 电和便携式电制 冷 方 面 ) 热电材料初步成功应用于 废热以及汽车尾气等热源 的 能 量 而 进 利用回收自工业余热 、 行的温差发电方 面 , 并 体 现 出 其 潜 在 的 巨 大 商 用 价 值, 如日 本建立的 5 取得了良好 0 0W 级垃圾燃烧余 热 发 电 示 范 系 统 , 的实际效果 。 长期以来 , 高成本和低热电转 换 效 率 严 重 阻 碍 了热电材料的广泛应用 。 近年来 , 研究人员 在 热 电 器 件 的 应 用、 高性能热电材料的制备及热 电性能 测试 等领 域 取 得 了 一 系列显著进展 , 为热电材料的广泛应用奠定了基础 。
P r o r e s s o f A l i c a t i o n a n d R e s e a r c h o f T h e r m o e l e c t r i c M a t e r i a l s g p p
1 1 1 1 1 1 , ,WU ,WU ,HUA , L I H o n t a o Z HU Z h i x i u Y i w e n X i a o h o n Z HOU H u i Y i g g, 1 2 3 S UN M i n x i n S U T a i c h a o, J I C h e n c h a n g g, g g
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材料导报 A: 综述篇
上) 第2 0 1 2 年 8 月( 6 卷第 8 期 2
歇发电 , 采用温差 发 电 方 式 发 电 , 直接把燃烧热能转换成电 能, 可以省去余热锅炉汽轮发电 机以及 蒸汽 循环 所 需 的 附 属 设备 。 一些新兴应 用 研 究 诸 如 利 用 汽 车 发 动 机 尾 气 余 热 进 增强了 利 用 热 电 材 行发电也逐步开始投入应用且效 果良好 , 料发电的竞争力 。
热电材料的应用和研究进展/李洪涛等
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热电材料的应用和研究进展 *
李洪涛1, 朱志秀1, 吴益文1, 吴晓红1, 周 辉1, 华 沂1, 孙明星1, 宿太超2, 季诚昌3