温差电池制备方法研究

温差电池是一种直接将热能转化为电能的装置,具有无噪声、无污染、可靠性高和寿命长等诸多优点。传统温差电池制备工艺流程复杂、存在加工污染和材料损耗大等缺点。文章研究了一种温差电池的制备方法,该方法先在陶瓷基片上制作银电极,然后采用叠层技术将模板置于电极上并逐层填充热电材料,再烧结成电偶臂,最后经封装得到温差电池。该制备方法能有效避免热电材料损耗和加工污染,特别适合宽温度区间工作模式,能发挥各材料段的最佳性能,可有效提高发电模块的工作效率。

嫦娥四号着陆器同位素温差电池设计与验证

嫦娥四号着陆器同位素温差电池是我国首个成功在航天器上应用的同位素电源,可为着陆器两相流体回路提供热能,并为原位月夜温度采集提供电能。同位素温差电池解决了温度和力学环境条件严酷、安装操作条件复杂、装配集成涉及电离辐射等难题,采用238Pu密封同位素热源、平面式PbSnTe/PbTe温差电换能器、耐压密封外壳,开发了适应月面环境的同位素温差电池设计制造技术,圆满完成了为两相流体回路供热并为月夜温度采集器供电的任务。对同位素温差电池的设计约束、最终方案及试验验证情况进行了介绍。

热电薄膜与薄膜温差电池研究进展

热电材料是一种能够实现热能和电能直接相互转换的绿色环保型功能材料。近年来研究发现,薄膜热电材料及其器件有高的热电转换效率和实用性,具有重要的研究价值和市场实用价值。本文首先介绍国内外低温B-i Sb-Te系热电薄膜材料的研究现状,在阐述提高B-i Sb-Te系薄膜热电材料性能的方法、途径以及其应用的基础上,介绍了热电薄膜制备技术方面的关键科学问题所在。其次介绍了国内外薄膜温差电池的研究进展和发展趋势。在总结薄膜热电材料及其器件发展历史和分析热电理论的基础上,阐述了薄膜温差电池方面的研究进展和关键技术所在。

新型微温差电池的设计

将纳米材料的高效温差电转化性能和IC(集成电路)制造技术的长处相结合,设计出了一种全新结构的微型温差电池,这种全新结构的微型温差电池采用以多孔氧化铝模板为载体的n型和p型纳米线阵列温差电材料构成,其独特的层状结构有效地发挥了纳米线温差电材料的高效温差电转换性能,它通过将纳米线先并联再串联的方式使微型温差电池获得极高的电压输出,微型温差电池的厚度不超过100μm。

同位素温差电池用高效热电转换材料与器件研究进展

同位素温差电池(Radioisotope Thermoelectric Generator,RTG)自20世纪60年代以来在深空探测领域获得长期应用。综述了同位素温差电池的主要特点和关键技术,介绍了高效热电转换材料与器件最新研究进展,结合未来深空探测需求,提出同位素温差电池用热电转换材料与器件技术的发展思路。

相变储能温差电池的仿真研究

相变储能温差电池可以利用自然环境中昼夜交替产生的温度变化,将收集的热量建立温差并转换为电能输出。采用ANSYS软件建立了以水作为相变材料的相变储能温差电池样机的有限元模型。对温差电组件在热、电输出特性不变的前提下进行了等效变换。在模拟的昼夜温度变化条件下,得到了温差电组件内侧和外侧温度、电池输出电压、输出功率和累计输出能量随时间变化的计算结果,计算值与试验值基本符合。计算还给出了不同时刻电池的温度分布,反映出容器内壁延伸出的肋片对相变的强化作用,以及相变在温差电组件处的容器内壁附近首先发生,再逐步扩展到离容器内壁及肋片较远的区域。

含分布式温差电池的船舶余热发电系统建模与仿真

为证实热电温差电池作为储备新能源应用到船舶电网中的可行性,需了解热电温差电池并网发电时的工作特性、装机容量和效能。利用热电转换相关理论精确描述热电温差电池的输出特性,建立完备的功率传输模型和效率模型。为实现效能最大化,设计热电温差电池的分布式结构,采用最大功率点跟踪技术和分布式开关控制技术,提高热电温差电池的输出功率,增强系统的稳定性。利用Simulink工具对系统进行仿真,仿真结果表明,采用最大功率点跟踪技术和分布式开关控制技术实现分布式热电温差电池的并网发电是可行的。

百瓦级同位素温差电池浅析

在月夜无光、火星尘暴等极端环境,同位素温差电池是深空探测的首选电源。作为深空探测的主电源,百瓦级的同位素温差电池既能满足探测用电能和热能需求,同时在电池的高比功率、高电压、高可靠性设计等方面也具有量级优势。针对百瓦级同位素温差电池用热源、温差电换能器设计和安全性设计等方面进行了分析,对于推动百瓦级温差电池技术发展,及其在我国载人登月和深空探测中的应用给出参考。

基于纳米有机液体的高性能温差电池

传统液体温差电池较低的热电转换性能一直无法得到有效改善,亟需寻找新的热电转换机制来提升热电转换效率。本文采用分子动力学(MD)方法,数值模拟研究了不同温度下以不同配比的甘油-水为溶剂的氯化钠溶液在碳纳米管(CNT)内离子、分子分布情况。结果表明:离子、分子的分布受温度影响较大,近壁面净电荷、电势分布随温度升高出现明显的分层。根据模拟结果提出以CNT为电极材料,甘油氯化钠溶液或甘油水氯化钠溶液为电解质溶液组成温差电池。其热电转换性能远优于大多数温差电池,同时温度适用范围也显著增加。以多孔碳为电极材料,甘油氯化钠溶液为电解质溶液组成的热电转换装置实验验证了可行性。

微型温差电池的无线传感器节点自供电系统

伴随全球性的能源危机,利用环境中的动态能量为无线传感器网络供电已经成为一种趋势。本文设计了一个基于BQ25504芯片的无线传感器节点自供电系统,该系统可以在330mV电压下启动,在工作时以最大功率跟踪方式采集低至80mV的温差能量,并能够动态地将能量通过能量缓冲器电路供给无线传感器节点使用。该系统有效地解决了基于微型温差电池的无线传感器节点自供电的问题。

温差电池在线监测系统设计

为了实现温差电池数据实时监测和记录,实现了对温差电池的温度和输出电压的监控系统的研究设计。以STM32F373为主控,ESP8266为Wi Fi协处理器,前端采用STM32的三路16 bit SDADC分别对温差电池(Pt1000)两侧的温度信号和输出的电压信号进行采集,将ESP8266抽象为UART转XMPP的数据通道,STM32采集计算完成的数据以Message的方式通过Openfile服务器进行数据入库,同时显示到远程监测客户端。系统以物联网的方式对需要长期监测的模拟信号进行实时监测,并对采集到的数据进行数据库入库记录,为长期分析研究提供极大的便捷。

微型温差电池的研究进展

诸如MEMS,微电子系统,甚至于系统芯片等微型化固态装置的应用日益广泛,这类装置通常需要具有低输出功率、高输出电压的微型电源为其供电。基于薄膜热电材料制造的微型温差电池即是一种典型的可以满足上述要求的微型电源。综观已报道的微型温差电池结构,按热传导的方向可分为两类:横向结构和纵向结构。对于横向结构,热量沿着热电腿表面传导,而纵向结构的热量则是沿热电腿的厚度方向传导。综述了此两种结构微型温差电池的最新进展。

填充方钴矿温差电池热电耦合匹配负载

采用分步法测量了典型温度下填充方钴矿温差电池的匹配负载,发现填充方钴矿温差电池在470、520和580℃下热电耦合稳定的匹配负载相对于其室温内阻分别增加了约54%、66%和74%,来自于温差电池设计及串联匹配负载导致的器件高温端温度和温差增大所致。

一种基于温差电池(塞贝克效应)的新型节能燃气灶

本作品是一种基于温差电池(塞贝克效应)的新型节能燃气灶。使得炉灶能够最大化的利用流失的热量实现鼓风,从而提高炉灶对燃料的利用率。在炉灶外火盖周围用防火材料做成的聚火罩上用导热管将流失的热量导出,导出热能由温差电池(利用温度差异,使热能直接转化为电能的装置)转换为电能,安装在灶底的风扇利用这部分电能将空气鼓入灶内,提高燃烧率。一种基于温差电池(塞贝克效应)的家用节能炉灶,包括温差电池(塞贝克效应)、整流器、蓄电池、鼓风风扇、普通节能燃气灶。

电动汽车电池组热管理系统的研究

为延长电池使用寿命并在复杂工况环境下保证车辆的用电安全,在分析了温度对电池组性能的影响及热管理系统要实现的功能后,对电动汽车电池组热管理系统(BTMS)散热结构布局进行了改进。利用Fluent软件对多种结构方案进行模拟计算,比较了调整气流通道的间隔距离以及空气导流板与水平面夹角的结构变动对流速分布的影响,然后选出空气流速均匀性最好的结构方案。同时设计了BTMS的控制流程,即在低温下小电流充电预热,高温打开风机散热,并在系统过热时自动报警。最后,通过实验表明该方案能使电池温差控制在3℃以内,完全可满足日常的需求。

光伏-温差混合能源的优化设计与实验研究

提出一种混合能源的设计方法,以太阳电池为温差电池的高温端热源,采用散热器为温差电池低温端散热,使得温差电池高温端和低温端形成温差,成功产生了电能。该文对光伏-温差混合能源进行优化设计和实验研究。实验结果发现,采用针肋散热器时,温差电池的开路电压大于采用肋片散热器时温差电池的开路电压;对比采用铝质散热器,采用铜质散热器时的温差电池开路电压容易出现较大波动性;采用24mm厚针肋铝质散热器时,温差电池的开路电压最大。温差电池通过DC/DC为超级电容器充电,当冷、热端温差在1.4℃时,工作电流为5.16mA,工作电压为0.41V,功率为2.11mW。

微电池的最新研究动态

电子产品小型化、微型化、集成化是当今世界技术发展的大势所趋。将微电池与微电子机械系统 (MEMS)、微芯片集成在一个衬底上 ,制成独立的微型电子系统———系统芯片 (SOC) ,已经不再遥远。介绍了国际上微型锌镍电池、微型固体电解质锂电池、微型太阳电池。

纳米线阵列结构温差电材料热电性能测试技术

介绍了一种新的一维纳米线阵列结构温差电材料热电性能测试技术。该技术创造性地采用了液流加热以及异地测温的新方法,成功地解决了对微米厚度的一维纳米线阵列结构热电材料试样两侧均匀加热并保持两侧的温差恒定,以及微米厚度的试样两侧测温的难题。依据这一原理建立了一维纳米线阵列结构热电材料性能测试系统。实验表明,该系统性能稳定,精度高,可胜任一维纳米线阵列结构热电材料的性能测试。

温差电材料研究的新动向

近10a来,由于环境保护和军事应用的需要,温差电材料的研究重新引起人们的重视。目前,室温附近最好的块状温差电材料BiTe的无量纲优值ZT大约等于1。为了成功地与其它换能系统竞争,必须使无量纲优值ZT提高到1.5～3。其途径为三:其一,研究新材料;其二,研究功能梯度材料;其三,降低材料的维数。回顾了温差电材料研究的最新进展,介绍了诸如Skutterudites、过渡金属的五价碲化物、Clathrates、Half Heusler、准晶体、氧化物等新材料的研制概况,以及梯度功能温差电材料和低维温差电材料方面的研究动态。