分段温差电元件的设计

由于分段温差电元件能够在较宽的温度范围内很大程度地提高热电转换效率,因此,在世界范围内受到广泛的关注。对碲化铅(PbTe)材料和碲化铋(Bi2Te3)材料组成的分段温差电元件进行了理论设计和计算。确定了在热面温度为773K、冷面温度为323K,元件总长度为15mm时,PbTe的最佳长度为8.8mm。测试结果表明:由设计的元件制作出的分段温差电单偶的热电转换效率达到了7.31%。

半导体温差电元件接触性能的评估

半导体温差电元件接触电阻和接触热阻是影响器件性能的重要参数，它们在很大程度上是器件制备工艺水平的反映。根据元件温差发电输出功率与元件电偶臂长度的相互关系模型，可以简单地通过测量系列化元件的开路电压和短路电流对接触特性作出评估。实测了两种不同来源的半导体制冷器以说明其实际应用。

温差电致冷元件损伤层探索

通过探索温差电致冷元件的损伤层，提出“平均电导率”等概念。

温差电致冷元件损伤层的测试方案

提出一种间接测量损伤层厚度的方法，此方法具有较高的精度。

高效分段温差电单偶仿真设计

由于温差电材料的热电性能随着温度变化而变化,优值系数ZT也随之改变,导致不同温差电材料的只在某一温度区间有较高的效率,因此,分段温差电元件概念被提出,据此可以在很大程度上提高热电转换效率。本文建立了基于P型BiSbTe\Zn4Sb3\CeFe4Sb12、N型Bi2Te3\CoSb3半导体分段温差电单偶模型异进行了ANSYS有限元分析。在对分段温差电元件长度比、截面比及负载电阻均进行优化后,得到在冷端温度为298 K,热端温度为973 K8、73 K、773 K、673 K时的理论转换效率分别为15.2%1、3.8%、12.1%、10.6%。

分段温差电单体的热电性能模拟分析

分段温差电元件能够在宽温度范围内很大程度上提高热电转换效率,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,基于P型PbTe和N型Bi2Te3两种热电材料,建立了分段温差电单体模型,进行热电耦合模拟分析,研究负载电阻、截面形状、冷热端面温差、电单偶高温端分段材料长度对电单体热电性能的影响。结果表明,增大温差、提高N型高温端长度,可以提高输出功率和转换效率,P型高温端长度增加使输出功率增大,转换效率减小,截面形状对热电性能的影响不明显。