熱電材料演示文稿

熱電材料演示文稿當(dāng)前第1頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)優(yōu)選熱電材料pptppt當(dāng)前第2頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)目錄現(xiàn)實(shí)生活中的熱電材料熱電材料的基本概念我所現(xiàn)階段涉及的方面（相當(dāng)淺顯）當(dāng)前第3頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)一、現(xiàn)實(shí)生活中的熱電材料

1、熱電制冷

當(dāng)前第4頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)2、熱電發(fā)電

美國、德國、日本、韓國等汽車公司（GM、BMW、HONDA、大眾、現(xiàn)代等）正在開展相關(guān)研發(fā)工作，可節(jié)省油耗5%；國內(nèi)相關(guān)研究剛剛起步（上汽）。當(dāng)前第5頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)

利用高聚光太陽能在基板上產(chǎn)生的熱能發(fā)電，提高轉(zhuǎn)換率；國家“973”計劃、日本能源開發(fā)機(jī)構(gòu)NEDO、美國DOE等均有所部署。利用燃燒熱、地?zé)?、體表溫差等熱源，為野外作業(yè)、偏遠(yuǎn)山區(qū)、器械等提供電能。當(dāng)前第6頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)

1、什么是熱電材料？

熱電材料（也稱溫差電材料thermoelectricmaterials）是一種利用固體內(nèi)部載流子運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料。二、基本概念當(dāng)前第7頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)2、什么是熱電效應(yīng)？熱電效應(yīng)是電流引起的可逆熱效應(yīng)和溫差引起的電效應(yīng)的總稱，包括Seebeck效應(yīng)、Peltier效應(yīng)和Thomson效應(yīng)。當(dāng)前第8頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)3、Seebeck效應(yīng)（1）定義：塞貝克（Seebeck）效應(yīng)，又稱作第一熱電效應(yīng)。它是指由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。賽貝克電勢差V的計算公式：式中和為兩個不同材料的seebeck系數(shù)。當(dāng)前第9頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)（2）Seebeck系數(shù)S為seebeck系數(shù)公式為：它的大小和符號取決于兩種材料的特性和兩結(jié)點(diǎn)的溫度。原則上講，當(dāng)載流子是電子時，冷端為負(fù)，S是負(fù)值；如果空穴是主要載流子類型，那么熱端為負(fù)，S是正值。當(dāng)前第10頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)（3）利用seebeck效應(yīng)，由熱生電

溫差發(fā)電材料，主要有ZnSb、PbTe、GeTe、SiGe等合金材料。半導(dǎo)體溫差發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是：無噪聲、無磨損、無振動、可靠性高、壽命長；維修方便；易于控制和調(diào)節(jié)，可全天候工作；可替代電池。半導(dǎo)體溫差發(fā)電機(jī)的熱源：煤油、石油氣以及利用Pu238、sr90、Po210等放射性同位素。

當(dāng)前第11頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)4、帕爾貼(Peltier)效應(yīng)（1）定義：即電流通過兩個不同導(dǎo)體形成的接點(diǎn)時，接點(diǎn)處會發(fā)生放熱或吸熱現(xiàn)象，稱為Peltier效應(yīng)。又稱第二熱電效應(yīng)。當(dāng)在兩個節(jié)點(diǎn)T1和T2輸入一個電壓Vin，回路中會產(chǎn)生一個相應(yīng)的電流I。接頭A處的熱量會被吸收，從而產(chǎn)生一個微弱的制冷現(xiàn)象，在B處，隨著熱量的流入溫度升高。當(dāng)前第12頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)（2）利用帕爾貼效應(yīng)，由熱制冷溫差致冷材料，主要是鉍、銻、硒、碲組成的固溶體，通常是由Bi—Sb—Te組成p型材料，Bi—Se—Te組成n型材料。目前，半導(dǎo)體致冷器所用材料是Bi2Te3、Sb2Te3、Bi2Se3及其固溶體，其優(yōu)值系數(shù)z為2～3×10-3/℃。

當(dāng)前第13頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)5、湯姆遜（Tomson）效應(yīng)當(dāng)電流在已經(jīng)存在溫差的導(dǎo)體中流動時，熱量會被吸收或者被放出。而電流方向和溫差之間的相對關(guān)系決定了材料在這個過程中是吸收熱量還是放出熱量。這一現(xiàn)象，我們稱為湯姆遜效應(yīng)。正湯姆遜熱效應(yīng)PositiveThomsoneffect銅、鋅等負(fù)湯姆遜熱效應(yīng)NegativeThomsoneffect堿金屬，Co,Ni,Fe等當(dāng)前第14頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)6、熱電性能評價

優(yōu)異熱電性能：Seebeck系數(shù)大電導(dǎo)率高熱導(dǎo)率低當(dāng)前第15頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)7、熱電材料的優(yōu)點(diǎn)沒有運(yùn)動部件：熱電制冷器在工作的時候只用到電能，不會有任何運(yùn)動的部件，這樣一來，它們基本上不需要維護(hù)保養(yǎng)。體積和重量很小：一個熱電制冷系統(tǒng)的體積和重量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于相應(yīng)的機(jī)械式制冷體系。除此之外，對于各種嚴(yán)格的應(yīng)用要求，有各種標(biāo)準(zhǔn)的或特殊的尺寸和布局方式可供選擇。可以降溫到環(huán)境溫度以下：傳統(tǒng)的散熱器需要將溫度升高到環(huán)境溫度以上才可以使用，與其不同的是熱電制冷器具有將物體溫度降低到環(huán)境溫度以下的能力。當(dāng)前第16頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)

同一器件可以滿足升溫和降溫的要求：熱電制冷器可以通過調(diào)整加載的直流電流的方向，調(diào)整制冷或者加熱模式。應(yīng)用這一特點(diǎn)就不必在給定體系內(nèi)加入另外獨(dú)立的加熱或者制冷功能元件。精確的溫度控制：由于熱電制冷器具有一個閉路溫度控制循環(huán)，它可以在0.1℃范圍內(nèi)精確地控制溫度。高可靠性：由于全部為固態(tài)基構(gòu)造，熱電制冷器具有很高的可靠性。盡管某種程度上與應(yīng)用條件有關(guān)，但是典型熱電制冷器的壽命一般可以達(dá)到200,000小時以上。電子靜音：與傳統(tǒng)的機(jī)械式制冷器件不同，熱電制冷器在工作過程中基本上不會產(chǎn)生任何電子干擾信號，它可以與敏感的電子感應(yīng)器相連接，并不會干擾其工作。另外，它在運(yùn)行過程中也不會產(chǎn)生任何噪音。當(dāng)前第17頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)

可以在任意角度下工作：熱電制冷器可以再任意角度和零重力狀態(tài)下工作。所以，在航天器械中應(yīng)用非常廣泛。簡單方便的能源供給：熱電制冷器能夠直接使用直流電源，并且加載電源的電壓和電流能夠在很大范圍內(nèi)變化。在許多條件下，還可以使用脈沖寬度調(diào)制。點(diǎn)制冷：應(yīng)用熱電制冷器，可以做到對單獨(dú)的單元或者很小的區(qū)域進(jìn)行制冷，因此可以避免冷卻整個封裝器件或外殼時可能造成的能源浪費(fèi)。

等等。。。當(dāng)前第18頁\共有20頁\編于星期一\7點(diǎn)

三、我現(xiàn)階段所涉及的方面（皮毛）1、實(shí)驗(yàn)部分BaSi2的制備計算稱量（電子稱）熔煉（真空電弧爐）XRD測熱電性能（PPMS）