基于碲化铋基柔性热电器件的自取能温度传感器结构设计及性能研究

作     者：彭鹏 邵宇鹰 胡海敏 李振明 刘伟 PENG Peng;SHAO Yuying;HU Haimin;LI Zhenming;LIU Wei

作者机构：国网上海市电力公司上海200438 中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所北京100192 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2024年第38卷第6期

页      面：98-102页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家电网公司科技项目(5500-202055253A-0-0-00) 

主　　题：碲化铋基柔性热电器件 自取能 温度传感器 有限元计算模拟 

摘      要：本工作以开关柜触头这一易发热设备为研究对象,选取碲化铋基柔性热电器件构建自取能温度传感器。将柔性热电技术与无线传感技术相结合,开发适应电力设备运行特性的自取能可塑型温度传感材料器件,同时实现就地自取能和电网设备运行状态温度参数在线感知。利用COMSOL有限元软件系统研究了环境(温度和对流换热系数)、器件拓扑结构(高度和填充率)、界面接触电阻/热阻等因素对碲化铋基柔性热电器件输出性能的影响。模拟结果表明,在热端温度为308.15 K、环境温度为288.15 K、对流换热系数为5 W/(m^(2)·K)的边界条件下,热电臂高度2 mm和填充率15%的热电器件能够达到最大输出电压95 mV、最大输出功率0.83 mW,满足无线通信模块传输电压信号的用电需求。通过本研究工作发现,降低环境温度,增加对流换热系数,优化热电臂高度或填充率,或降低界面接触电阻/热阻有利于提高热电器件的开路电压和输出功率。