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| 熱電材料:納米復合材料中發現的效率 | |||
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熱電是熱能和電能之間的轉換。 所有材料展覽熱電效應但名字“熱電材料”是用來描述材料,擅長將熱從商熱電材料是用于利基冷卻的應用程序,例如保持非常穩定的溫度在激光和光學探測器,他們經常發現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進入從商
當前關注能源可持續性和更嚴格的排放立法有限公司 2 對汽車制造商已經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換成機械能在內燃機中剩余的迷失,因為熱。 熱電發生器收成廢熱的排放氣體,在溫度300 - 500°C,把這轉化為電能。 先進的模塊產生約1 kW,可用于電力電氣設備在汽車。 這允許較小的交流發電機,從而降低了滾動摩擦,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 )你可以看到該設備是用于發電模式。 溫差的頂部和底部驅動電子和空穴(失蹤電子)遠離熱端。 這導致失衡負責冷熱兩側之間。 換句話說存在電壓差,就像電池,可以用來做電氣工作,如供電收音機在您的汽車
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 。 這里電流是通過迫使設備。 電子和空穴都搬離了這個結拖熱,導致冷卻的頂板。 電流方向的逆轉導致氣候變暖的大板
塞貝克系數告訴我們有多少伏特每度溫差產生。 導電性決定好材料導電,導熱系數測量的是好熱是進行了前兩個量需要盡可能大,而最后需要小能夠維持的溫差,熱,冷側。 問題是,所有三個量之間的關系,并不能優化獨立原來,半導體提供最好的妥協與商業上使用的制冷材料,如Bi 2 TE 3 有數字的優點:3 FigA——的晶體結構的Bi 2 TE 3 由共價鍵的Bi 2 TE 3 層隔開范德瓦耳斯缺口
這里T是絕對的溫度和其他參數上面定義的。 沒有基本的上限,但幾十年來,zT型僅限于值圍繞著。 zT型的價值越大越大,能量轉換效率的測定的晶體結構的Bi 2 TE 3 包含表空白隔開,沒有共價鍵( 圖3一 )。 這些差距是西婭因素,給這種材料導熱系數低。 然而,潛在的化學修飾,所以提高品質因數,在只包含兩個元素的結構是有限的。
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