热电材料的现状及特点

随着环境和能源的问题日益突出,热电材料的发展倍受关注.论述了热电效应的基本原理,分析了几种近年来研究的热电材料的结构及特点.     

室温下硅与硅锗合金的热电性能研究

采用第一性原理方法研究在温度为300 K时,硅单质和两种锗组分不同的硅锗合金的热电性能,发现虽然硅的热电功率因子S2σ较大,但由于其热导率也高,故不是良好的热电材料,但若与其同族的元素锗形成合金,就可使材料的热导率得到显著下降,伴随而来的载流子迁移率的下降则远不如热导率明显,从而可获得较大的热电优值,而且在硅锗合金中锗含量不同时,热电优值也会有变化.     

半导体材料优值系数对热电堆发电循环效率的影响

从半导体能量微分方程出发,推导出半导体热电发电循环效率与材料优值系数ZT之间的关系,指出目前半导体热电发电循环效率较低的原因及提高途径,为今后提高半导体热电发电循环的性能奠定了基础。     

球磨工艺调控碲化铋基材料微结构及热电性能研究

碲化铋基化合物是室温附近性能最佳的热电材料,在余热回收以及固态制冷领域具有重要的应用价值. 其主要的制备方式是球磨法,各类参数的细微变化都可能影响材料的微结构和热电性能. 球磨时间作为重要的球磨参数既能影响粉末粒径的细化,也对材料的热电性能有所调控,因此亟需逐步分析球磨时间对晶体结构、粒径尺寸及产物热电性能的影响. 本文采用恒定的球磨转速,调节不同球磨时间制备碲化铋基材料. 通过晶体结构及粉体粒径的分析发现了晶粒对球磨时间的响应. 后续热电性能测试结果表明,增加球磨时间后粒径发生变化并导致了电子、声子输运模式的协同改变. 最终,有效提升了n型与p型碲化铋的最大ZT值,分别达到了0.91和1.11. 本研究工作系统总结了球磨工艺中关键参数对碲化铋材料微结构及热电性能的影响,为粉末冶金及热电学的交叉融合及热电转换技术的商业化应用提供了实验和理论参考.     

Fe33aSi67热电材料机械合金化的相变特点

热电元件具有热电发电和电子制冷制热功能，其结构简单，无运动部件，少污染和噪音，是当今国际上竞相研究的热电能变换方法．FeSi2(β相)被认为是用于高温火焰的经济热电材料．它原料资源丰富，价格低廉，选用低纯度工业原料对热电性能无明显影响．然而β-FeSi2的制备     

半导体制冷技术的研究现状及发展方向

半导体制冷技术是一门以热电制冷材料为基础的新兴制冷技术.通过阅读大量文献,从热电材料、结构设计、冷热端散热方式3个方面对半导体制冷技术近年来的研究热点和成就进行了总结和论述,并指出了半导体制冷技术的发展方向.热电材料决定了优值系数Z,可以从根本上提高材料的制冷性能,但研究难度较大,发展缓慢;优化结构设计可以有效地提高制冷单元的实际性能系数,重点在于优化尺寸因子G和热电阻,缺点是实际加工工艺复杂;减小热电偶冷热端的温差有利于提高制冷量,可以大幅提高制冷系数,有效的散热方式是提高半导体制冷效率的重要因素.     

Na_xCo_2O_4热电材料的研究进展

介绍了NaxCo2O4氧化物热电材料的基本结构和热电性能,论述了NaxCo2O4热电材料的研究进展,并对NaxCo2O4材料的Na位掺杂(掺入K,Sr,Y,Nd,Sm,Yb,Ca,Ag)和Co位掺杂(掺入Ti,Rh,Pd,Pb,Mn,Ru)进行了评述·不同元素对Na位和Co位的掺杂效果的影响是不同的,但可以看出NaxCo2O4热电材料的掺杂研究有着非常好的研究价值和应用前景·     

PbTe热电材料的合金化研究

[目的]探索PbTe热电材料的合金化方法。[方法]利用机械合金化方法和高频熔炼方法快速制备PbTe热电材料。首先,通过调整Pb和Te成分配比,球磨时间,制备出品质较好的PbTe热电材料;其次,利用高频熔炼的方法制备PbTe材料;最后对所制备的样品进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试和分析,比较两种方法制备样品的优缺点。[结果]机械合金化制备的PbTe样品退火时,细化的晶粒开始回复和再结晶,结晶度明显增加,但是仍然低于高频熔炼的样品,且退火后,块状PbTe材料中存在大量的缺陷和晶格的畸变。[结论]通过机械合金化制备的PbTe样品结晶度明显低于高频炉制备的样品。     

有机无机复合温差电材料的无机掺杂剂

有机导电高分子因其低的热导率在温差电方面受到广泛的关注,但低电导率限制了其发展.掺杂无机半导体或CNT等纳米材料可有效改善有机导电高分子的热电性能.以PEDOT/PSS有机高分子为代表介绍有机无机复合温差电材料的无机掺杂剂的最新进展,并展望有机无机复合温差电材料未来的发展与应用.     

电化学组装一维纳米线阵列温差电材料

低维温差电材料具有比块状温差电材料更高的优值,因而研制具有纳米线阵列结构的温差电材料对于提高材料的温差电转换效率具有重要意义.以具有纳米孔阵列结构的氧化铝多孔模板为阴极,在含有Bi 3、HTeO2 1的酸性溶液中,采用直流电沉积技术,通过在氧化铝多孔模板的纳米级微孔中沉积铋和碲,实现了一维纳米线阵列铋碲温差电材料的电化学组装.环境扫描电子显微镜(ESEM)和透射电子显微镜(TEM)的分折表明,电化学组装出的铋碲纳米线分布均匀,形状规则.铋碲纳米线的组成可方便地通过调整电沉积电位加以控制.     

热电材料低维化的研究进展

热电材料是一种能够实现电能与热能之间直接转换的功能材料,它可提供一种既清洁又安全的发电和制冷方式,具有广泛的应用前景.近年来的理论和实验研究表明,低维化和小尺度化是热电材料研究和开发极具前景的发展方向.低维结构大大提高了费米面附近的态密度,提高了Seebeck系数;将材料的晶粒细化到纳米级别,可以增加对载流子和声子的散...     

教学型温差发电演示仪的设计与制作

设计并制作了一种简单的教学型温差发电演示仪。演示仪由水和半导体发电片组成温差发电部分,利用冷水与热水之间的温差发电;由温度表和电压表组成测量部分,研究温差与电势之间的关系;由小风扇、LED和电珠组成效果演示部分。本设计原理简单,结构清晰,演示效果明显。教学实践中也很受学生的喜爱。     

温差电器件的传热分析

温差电器件是热电转换系统的核心部件。为了提高热电转换系统的效率并优化其输出功率和电压,详细分析了温差电器件的热阻网络,根据热电效应、热力学与电学理论建立了温差电器件的传热模型。利用此模型可以分析温差电器件的结构对其输出功率、电压及效率的影响,并着重分析了热电偶的长度和截面积对温差电器件性能的影响。通过数值分析表明,其功率随着热电偶的长度的减小和截面积的增大而明显增大,而最大热电转换效率逐渐缓慢减小。这可以为温差电器件或各种热电转换系统的优化设计提供参考与指导。     

Thermoelectric properties of p-type Bi-Sb-Te compositionally graded thermoelectric materials with different barriers

In order to find more suitable materials as barriers and to improve the thermoelectric properties, p-type (Bi_l-xSb_x)₂ Te₃ (x=0.85, 0.9) two segments compositionally graded thermoelectric materials (CGTM) with different barriers were fabricated by conventional hot pressure method. Metals Fe, Co, Cu and Al were used as barriers between two segments. The effects of different barriers on thermoelectric properties of CGTM were investigated. The results show that metal Fe is more stable and suitable as the barrier.     

热电材料发电的商业化进展与前景展望

综述了热电材料作为绿色环保能源转换材料的商业化进展与应用前景. 阐述了商业化的热电材料热电性能指标要求,分析了提高热电性能的条件和理论上的局限性. 通过分析近20年提高热电性能的研究,总结了一些突破上述局限性的有效手段,提出了将来提高热电性能的一些有效方法. 预测了热电性能商业化的前景.