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熱電材料:納米復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn)的效率
閱讀：609 發(fā)布時(shí)間：2021-7-28熱電是熱能和電能之間的轉(zhuǎn)換。 所有材料展覽熱電效應(yīng)但名字“熱電材料"是用來(lái)描述材料,擅長(zhǎng)將熱從商熱電材料是用于利基冷卻的應(yīng)用程序,例如保持非常穩(wěn)定的溫度在激光和光學(xué)探測(cè)器,他們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在辦公室的水冷卻器,。 他們還用于太空探索將熱量從放射性物質(zhì)進(jìn)入從商
當(dāng)前關(guān)注能源可持續(xù)性和更嚴(yán)格的排放立法有限公司 2 對(duì)汽車制造商已經(jīng)引起了很大的興趣在這些迷人的材料有約三分之一的燃料能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能在內(nèi)燃機(jī)中剩余的迷失,因?yàn)闊帷?熱電發(fā)生器收成廢熱的排放氣體,在溫度300 - 500°C,把這轉(zhuǎn)化為電能,。 先進(jìn)的模塊產(chǎn)生約1 kW,可用于電力電氣設(shè)備在汽車,。 這允許較小的交流發(fā)電機(jī),從而降低了滾動(dòng)摩擦,從而提高燃油效率和減少CO 2 排放一
熱電模塊,像下圖一樣,( figA 1 )由p -和n型半導(dǎo)體“腿"夾在電絕緣板,。 所需要的是溫度差別頂板和底板,電力將流過(guò)外部電路。 1 熱電模塊的效率很大程度上取決于屬性的p -和n型腿但也由溫差較大梯度被喜歡FigA 2 顯示了圖的熱電夫婦,。 在左邊( figA 2 )你可以看到該設(shè)備是用于發(fā)電模式,。 溫差的頂部和底部驅(qū)動(dòng)電子和空穴(失蹤電子)遠(yuǎn)離熱端。 這導(dǎo)致失衡負(fù)責(zé)冷熱兩側(cè)之間,。 換句話說(shuō)存在電壓差,就像電池,可以用來(lái)做電氣工作,如供電收音機(jī)在您的汽車
FigA 2 b -熱電偶在制冷模式相反的也是可能的,您可以看到艾娜 figA 2 b ,。 這里電流是通過(guò)迫使設(shè)備。 電子和空穴都搬離了這個(gè)結(jié)拖熱,導(dǎo)致冷卻的頂板,。 電流方向的逆轉(zhuǎn)導(dǎo)致氣候變暖的大板
塞貝克系數(shù)告訴我們有多少伏特每度溫差產(chǎn)生,。 導(dǎo)電性決定好材料導(dǎo)電,導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量的是好熱是進(jìn)行了前兩個(gè)量需要盡可能大,而最后需要小能夠維持的溫差,熱,冷側(cè)。 問(wèn)題是,所有三個(gè)量之間的關(guān)系,并不能優(yōu)化獨(dú)立原來(lái),半導(dǎo)體提供妥協(xié)與商業(yè)上使用的制冷材料,如Bi 2 TE 3 有數(shù)字的優(yōu)點(diǎn):3 FigA——的晶體結(jié)構(gòu)的Bi 2 TE 3 由共價(jià)鍵的Bi 2 TE 3 層隔開(kāi)范德瓦耳斯缺口
這里T是絕對(duì)的溫度和其他參數(shù)上面定義的。 沒(méi)有基本的上限,但幾十年來(lái),zT型僅限于值圍繞著,。 zT型的價(jià)值越大越大,能量轉(zhuǎn)換效率的測(cè)定的晶體結(jié)構(gòu)的Bi 2 TE 3 包含表空白隔開(kāi),沒(méi)有共價(jià)鍵( 圖3一 ),。 這些差距是西婭因素,給這種材料導(dǎo)熱系數(shù)低。 然而,潛在的化學(xué)修飾,所以提高品質(zhì)因數(shù),在只包含兩個(gè)元素的結(jié)構(gòu)是有限的,。