|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
PbTe热电材料
目前p和n型PbTe材料都拥有了非常高的热电优值。然而，PbTe材料的机械性能差，远低于其他主流的热电材料。比如，PbTe材料的洛氏硬度和抗冲击韧性分别只有39 kgmm-2和0.35 MPam1/2，远低于Bi2Te3的。这一矛盾非常不利于PbTe材料的实际应用。何佳清团队之前在n型PbTe材料中加入单质Sb，得到PbTe-3%Sb复合材料，显著提高了热电性能 (Energy and Environmental Science, 2017,10,2030)。本文在之前工作的基础上，进一步采用了固溶PbS的方法，将n型PbTe-3%Sb材料的硬度提高了60%，而其热电优值仅仅降低了6%。这一结果使PbTe材料摆脱了当前的窘境。研究发现固溶PbS（<12.5%）虽然对弹性性质如弹性模量等参数影响很小，却可以引入大量的点缺陷和位错网。因此硬度的增强主要是由于缺陷对位错运动的阻碍，而非化学键的强化作用。之前的观点认为是固溶PbS之后，PbTe材料内部的成分波动（团簇）造成了硬度显著增强。该团队的发现从一个新的视角解释了PbTe-PbS合金体系硬度的强化。
南方科技大学
2021-04-13
秸秆“肥热联产”近零碳供暖技术
本技术对农林有机固体废物好氧发酵堆肥过程中的潜热与显热均予以回收，大大提高了热回收效率。并开发了适于典型应用场所（温室大棚、禽畜棚舍及农村住宅）的肥热联产热回收装置。
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
有机固废（如秸秆、动物粪便等）好氧发酵堆肥（Composting）是在微生物作用下使有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程。其过程中产生的生物热约为燃烧时热值的1/2~2/3（约相当于0.25-0.35倍同质量标煤），堆内最高温度可达70°C以上。用好氧发酵生物热为建筑、温室大棚及禽畜棚舍等冬季供暖，可视为（近）零碳排放。“肥热联产”是消纳秸秆及动物粪污的一种颇具发展前景的新思路。
本项目对典型的有机固废-秸秆开展了“肥热联产”研究，成果先进性体现在以下几个方面：
1）本技术对农林有机固体废物好氧发酵堆肥过程中的潜热与显热均予以回收，大大提高了热回收效率。并开发了适于典型应用场所（温室大棚、禽畜棚舍及农村住宅）的肥热联产热回收装置。
2）本技术实现了静态堆肥，方法简单易行、经济高效。解决了传统堆肥中需要人工或机械“翻堆”的问题，大大提高了生产效率。
3）适于典型应用场所的“肥热联产”供暖系统设计方法。秸秆肥热联产的发酵周期、产热率、热回收率、供暖热媒温度等参数都有其独特的规律性。相应供暖系统设计方法异于常规。
4）结合物联网技术与人工智能的秸秆肥热联产供暖系统智慧化调控方法，实现热能生产、供给与需求以及肥料生产所需理化条件的动态最优匹配。
5）技术应用范围广泛、应用形式灵活。可分散式利用，如田间地头、温室大鹏、禽畜圈舍、孤立场站、冰雪旅游景区等；也可集中式利用（大型发酵工厂），为供热厂、工业企业补充廉价热量。
哈尔滨工业大学
2022-08-15
PbTe基热电材料
PbTe材料体系作为p型热电材料有着优异的性能，不但呈现出较高的热电优值ZT=2.3@923K（Energy Environ. Sci., 2015, 8, 2056），并且在室温到900K的温度范围拥有较高的平均热电优值ZTave=1.56，因而其理论发电效率可达20.7%（Nat. Commun. 2014, 5, 4515）。这两篇论文从不同的方法和机制出发，在n型PbTe研究上实现了重大突破，极大地平衡了n型PbTe相较于p型材料性能的劣势。 第一篇论文中，该团队研究发现：通过InSb的复合及实验条件的控制，有效地在PbTe基体材料中引入多相纳米结构，可同时优化该材料体系的热、电输运性能。一方面，纳米相和基体之间的能量势垒（势阱）可以通过能量过滤效应提高Seebeck系数，进而增强功率因子；另一方面，多重纳米相的引入增强了界面处的声子散射可降低晶格热导率。最终，在n型PbTe-4％InSb复合材料中，获得极高的热电优值ZT=1.83（773 K），是目前n型PbTe材料体系中的最高值。
南方科技大学
2021-04-13
室温热电材料
以MgSbBi为主要元素 N型热电新材料，在50-250℃的温度范围内具有和碲化铋基相当的热电性能和更好的力学韧性（3倍的KIC）（如图2所示），而元素价格仅为传统N碲化铋材料的1/4，因此有望取代传统N型室温热电材料，这是热电材料领域的重要突破。 该研究工作融合了能带结构工程调控材料的禁带宽度和Mn掺杂抑制材料的本征镁空位缺陷的技术策略，从而实现了该材料室温热电性能的突破。这项研究对于未来继续寻找更为性能优异的室温热电材料有很重要的指导意义。 此外，值得一提的是高性能的室温热电材料被列为2018年国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”之一。因此，新型的室温热电材料将成为下一个热电材料领域的热点。
南方科技大学
2021-04-13
一种热电模组热电转换效率的测试装置
本实用新型公开了一种热电模组热电转换效率的测试装置。加热台保护栏围在电加热台侧面周围，电加热台上安装有用于安装热电模组的测量组件，支撑杆上部固定有将测量组件压紧的压紧组件；底板上设有外罩，底板和外罩的内部空间的空隙填充绝热材料。本实用新型能够用于全面测试热电模组在不同压力、不同温差下的各项热电性能参数，为综合评价热电模组性能提供依据。
浙江大学
2021-04-13
高效分离式热管采热供暖系统
1 成果简介近几年来，城市的采暖设施基本上向着集中式供暖发展，但对于城市中少部分以及农村大部分无法实现集中式供暖的家庭来说， 如何实现更方便高效的远距离供暖传输是急切需要解决的问题。节能减排已经成为全社会共同关注的问题，在工业生产中会产生巨大的低品味余热，大多数都被浪费了，如何能够方便高效利用这部分低品味热量，将热高效传输到远距离的地方进行使用，也是急切需要解决的问题。 本技术成果以内部有相变工质的热管为换热元件的热管换热循环控制系统，具有传输距离远，传热效率高、热管表面温度均匀（与热源温度相等）、自动循环控制方便等优点，可实现固体与固体或固体与流体间的传热、冷热流体不混合和控制露点腐蚀等，在国内的一些行业，如动力、化工、建材、冶金等工业中有应用价值。本技术成果申报发明专利和实用新型专利。 系统样机如下图：图 1 高效分离式热管采热供暖系统样机图 2 本技术与普通热水供暖循环换热量对比 图 2 是本技术与普通热水供暖循环换热量对比，普通热水循环供暖过程，热水系统与热源必须有换热温差，所以热水温度比热源温度低很多，流动到冷源释放过程中，因换热温差较小，所以最终换热量较低。本技术热管循环供暖系统的内部传热工质与热源没有温差，工质传递到冷源释放热过程中，其换热温差较大，系统换热量大。传输过程距离远，应用前景广阔。2 应用范围此系统可将低品位气体、液体等中低温热源（ 40~300℃），进行高效远距离传输热量，传输热量的品味不降低，换热量大。适用于动力、化工、建材、冶金、电厂等有余热同时需要加热，但余热和需要加热的地方分离较远的场合，也适用于农村独立进行采热供暖。3 效益分析此技术可充分利用低品位热源进行远距离传输热量，换热量比普通水循环换热量高20~50%，系统初投资低，预计此系统一年半即可收回成本。此技术可以更有效地利用余热，经济效益会根据具体情况更为节能。
清华大学
2021-04-13
聚合物热电材料
给体片段以氟原子修饰的n型给受体聚合物热电材料，利用聚合物链间的给受体相互作用维持聚合物的电子迁移率，通过引入氟原子增加聚合物的电子亲和性以提高n掺杂效率，两者的协同作用大幅度提高了聚合物的n型电导率。通过进一步提高聚合物的塞贝克系数，成功地将n型给受体聚合物的热电性能提高了三个数量级。引入氟原子的聚合物的n型电导率提升至1.3 S/cm，功率因子提升至4.6 μW/mK2，是目前n型给受体聚合物热电材料的最佳性能。通过对聚合物在掺杂状态下的电子顺磁共振谱、紫外光电子能谱和X射线光电子能谱的表征证明了氟原子的引入提高了聚合物的n掺杂能力。场效应晶体管器件结果则表明氟原子的引入提高了聚合物在n掺杂状态下的电子迁移率。这两者的协同作用使得该聚合物的电导率相比没有引入氟原子的聚合物提高了1000倍。此外，掠入射X射线衍射、原子力显微镜以及导电原子力显微镜实验证明了氟原子的引入改变了聚合物的分子排列，提高了聚合物与掺杂剂的混溶性，使聚合物从“局部掺杂”的状态转变为“均匀掺杂”状态，从而维持了掺杂聚合物较高的n型塞贝克系数。
北京大学
2021-04-11
热电系数测量仪
热电系数测量仪又称热电仪，用于测量某些材料的热电系数（塞贝克系数）。本仪器是根据地质、矿业、物探、半导体科研院所的需求而研制的新型自动化数字化热电系数测量仪，用于测量具有半导体特性的各种矿物，如黄铁矿等及一般半导体材料的热电系数和导型（N型、P型）。本仪器适合于矿业、地质、物探、半导体等有关科研院所和高等学校使用。典型型号BHTE-06、BHTE-08特别适合测量直径在0.1-1.0mm之间的微小晶体的热电系数和导型。本仪器已获得了较广泛的实际应用，用户满意度为100%，返修率为零。 技术性能和指标：1. 数字化、自动化测量，与笔记本（或台式）计算机配合，实现无纸化测量和记录；数据自动显示及保存成便于统计分析的格式，不需要用户在纸上作任何记录；适合大批量样本的快速测量；2. 活化温度和量程可设定；3. 读数分辨力：0.1μV/℃；4. 可方便地测量直径小至0.1mm的矿物颗粒；5. 测量效率高，操作熟练后一般可达10～15粒/分；6. 方便携带，可随身带到矿区现场使用。
北京航空航天大学
2021-04-13
热电材料研究成果
衡量热电材料能量转化效率的最重要的指标是其品质因子ZT(=S2σT/κ)， 而降低材料的热导率κ是一种确实有效的提高功率因子的手段。虽然材料所经历的退火过程可以通过影响材料的微观结构从而决定材料的热导率，但是这些唯象的分析并未得到热动力学的理论支撑因而仅仅浮于表象。 在这篇论文中，作者首先观测到一个非常有意思的现象：随着PbTe中CdTe成分的增加，其晶格热导率在快冷和慢冷的退火条件下表现出截然相反的趋势。为此，经过细致的透射电镜观测发现，在不同的退火条件下，其CdTe相析出物随着CdTe成分的增加呈现出迥异的微观形貌。为探究其原理，作者先是利用热动力学理论计算模拟析出相的成核和生长过程，得出CdTe作为第二相从母体PbTe中析出的分布函数，然后考察析出相的尺寸和数密度对声子散射的不同作用，最终结合Callaway模型做出了和实验数值符合非常好的模拟结果，从而为实验观测的晶格热导率提供了热动力学依据。该研究对热电材料中利用优化退火条件实现晶格热导率的调控提供了很好的理论指导和启发。
南方科技大学
2021-04-13
喷涂法制备热电材料
项目简介： 热电材料作为一种可以将热能和电能直接转换的功能材料 ， 已经在航空航天、国防军工、电子技术、能源环保等众多领域得到了广泛地发展和应用。喷涂技术依靠其操作工艺简单、制备涂层质量
西华大学
2021-04-14