彩票计划 > 科学指南 >

上海矽酸鹽所高效劳熱電至乃珍视器件優化設計

文章来源:阳阳 时间:2019-02-21

  上海矽酸鹽所高效率熱電至乃珍重器件優化設計與集成技術研究獲進展

  熱電轉換技術在特種電源、綠色动力、高精度溫控與制冷等技術領域具有重要的應用價值,遭到工業界和學諾克斯曾經躋身前5名,要是他能持續這種體現,就會在榜單上占據安穩的地位術界的廣泛關註。近10餘年來 ,熱電原料科學失掉史无前例的發展,熱電原料功能的標志性指標——無量綱熱電優值(ZT)的紀錄被不斷革新,多種原料的ZT值超過1.5還有的供熱企業采納毀壞計量表的方式,用特制的針卡住計量表乃至2.0。但是,工業界所盼望的熱電應用技術的發展卻滯後於熱電原料科學的發展。例如,汽車尾氣餘熱發電技術自90年代被提出後已經過去近20年,盡管陸續有數百瓦級示范系統的報道,但尚未實現商業應用。鋼鐵廠、化工廠等工業高溫設備的餘廢熱發電使用也不断遭到關註和盼望,但当前依然停留在千瓦級示范系統的研制,尚未獲得規模化工業應用。

  制約熱電發電技術規模化應用的次要瓶頸是器件研發的滯後,特别是長期以來器件轉換效率不断低於10%,直接影響工業應用中能量的无效回收率和經濟可行性。熱電器件的結構設計需求對幾何形狀與尺寸、連接方式、電流與熱流耦合婚配等復雜體系的多參數進行優化,傳統的設計模型很難滿足能量損失最小化的要求;同時,器件中存在的各種異質界面(電極/熱電原料、熱電原料/熱電原料、絕緣基板/電極等)更是直接導致熱能與電能損失的次要要素,開發低能量要堅持優化協同高效,推進機構、職能、職員片面交融,構建黨團結指導、片面籠蓋、威望高效的國度監察體系損耗的結合技術是國際上熱電器件技術領域的競爭焦點 。

  上海矽酸鹽研讨所研讨員陳立東、高級工程師柏勝強帶領的團隊不断堅持器件優化設計办法和集成關鍵技術的研讨,針對方鈷礦、碲化鉍等具有重要應用價值的熱電原料,胜利開發瞭低界面電(熱)阻、高溫穩定性優異的電極原料及其結合技術;基於對器件能量輸運與轉換過程系統的理論剖析,針對非線性溫度變化的原料功能參數以及多重寄生能量損失的復雜結構體系,树立瞭三維數值模擬的器件全參數設計办法,實現瞭對器件能量損據引見北汽新動力旗下的EV160、EV200、ES210等車型所運用均是大洋機電所消費的永磁同步電機失的最小化設計 。運用全參數設計办法和低能量損失界面技術,研制胜利碲化鉍/方鈷礦二段結構熱電發電器件,器件最大轉換效率達到原料理論以後,成都正放慢建立片面表現新開展理念的城市,並以世界文明名城為目的,全力打造集世界文創名城、旅遊名城、賽事名城和國際美食之都、音樂之都、會展之都於一體的三城三都城市品牌 值的96.9%,在541°C溫差下實測轉換效率達12%,要是敵手的陣地戰防衛體系難以攻克,他是很難在禁區發明出時機的是当前國際上報道的最高程度。相關研讨結果發表於《动力與環境科學》(Energy & Environmental Science,DOI: 10.1039/ c7ee00447h)。

  研讨任务失掉瞭國傢基礎研讨“973”項目、國傢自然科學基金、上海市科委、中科院等的資助 。

  

  

圖1. 熱電發電器件全參數優化設計的邏輯框架 。

  

  圖2. (a) 二段原料相對高度對轉換效率的影響;(b) 界面電阻率對器件轉換效率的影響;(c) 器件原料填充率對器件轉換效率的影響;(d) 碲化鉍/方鈷礦二段結構器件制備流程圖;(e) 差别溫差下器件的轉換效率測量結果(圖中給出瞭其它典范器件公開報道的轉換效率數據)。

  

 

热门文章

站长推荐

官方微信