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基于液态金属的可印刷式热电发生器及其性能评估

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中国科学：技术科学 2014年第4期44卷 407-416页

作者：李海燕周远刘静中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室北京100190 清华大学医学院生物医学工程系北京100084

液态金属印刷电子学作为正在兴起的电子直写技术,在各类柔性电子电路、光电传感器乃至能量捕获器的快速制造上已显示出较大的发展潜力.提出基于液态金属电子墨水的可印刷式热电发生器概念,并由此研制了对应的集成器件.特别以镓-康铜热... 详细信息

液态金属印刷电子学作为正在兴起的电子直写技术,在各类柔性电子电路、光电传感器乃至能量捕获器的快速制造上已显示出较大的发展潜力.提出基于液态金属电子墨水的可印刷式热电发生器概念,并由此研制了对应的集成器件.特别以镓-康铜热电偶及镓-镓铟合金热电偶为代表,系统评估了采用液态金属直写方法制作的液-固、液-液两类组合模式的热电偶及热电堆的热电性能,并筛选出合适的配对材料;继而将20对镓-康铜热电偶集成为热电发生器,对其输出电压予以放大后得到1.59 V的负载电压和70.44?W的功率,可成功驱动LED灯.在此基础上,进一步地将镓膜层的厚度从10?m提升至800?m,由此将负载电压和功率增至1.70 V和742.9?W,幅度分别达到6.92%和955%.以上一系列基础和应用实验证明了液态金属直写式热电发生器用于热量捕获的实用价值.

关键词：热电发生器热量捕获印刷电子学液态金属直写技术

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有限热源下的热电发生器

有限热源下的热电发生器

作者：于倩辽宁师范大学

学位级别：硕士

热电效应已经为人们所知了两个世纪,作为其重要应用的热电发生器因具有污染小、实用性强等优点吸引了人们的广泛关注。如何能够提高热电发生器的输出功率、输出功、最大功率效率等问题是优化其性能的关键。近年来,随科技的高速发展和热... 详细信息

热电效应已经为人们所知了两个世纪,作为其重要应用的热电发生器因具有污染小、实用性强等优点吸引了人们的广泛关注。如何能够提高热电发生器的输出功率、输出功、最大功率效率等问题是优化其性能的关键。近年来,随科技的高速发展和热力学理论的不断成熟,人们对于热电器件的研究越来越全面且更加趋于实际,而有限热源下的热电器件因具有更强的工程实践价值已成为有限时间热力学领域的一个重要研究课题。本文中,我们讨论了热电发生器在特定热转移定律下的最大功率时的效率问题并重点对有限热源下的热电发生器的性能进行了研究。在第一章中,我们简述了热力学的发展历程和有限时间热力学在热机和热电发生器领域的发展现状,并对当前有限热源的研究情况进行了简单介绍。第二章中,我们对热电发生器的工作原理和基本结构进行了说明,并在线性不可逆热力学框架下,从昂萨格关系出发,推导出了热电发生器的热流方程。第三章中,我们研究了线性唯象定律下的热电发生器的工作性能,分别计算了系统的不可逆性源于热电发生器和热源间传热有限和热电材料内阻不可忽略时,热电发生器的最大功率效率,分析了内、外不可逆因素对热电发生器性能的影响。研究结果表明,基于线性唯象律的热电发生器的最大功率效率范围是1/2ηC≤η≤ηC/2-ηC。第四章中,我们将有限热源和热电发生器结合,在强耦合假设下,构建了一个工作于有限热源下的外可逆热电发生器模型。我们分别研究了高温热源有限、低温热源无限和低温热源有限、高温热源无限两种情况下,热电发生器的最大功率和对应的总输出功,讨论了内阻、内部焦耳热流向两热源情况、外部负载对其性能的影响。我们发现,随内部热电材料产生的焦耳热流向低温热源比例的增加,高温热源有限下的热电发生器的最大功率减小,但低温热源有限下的热电发生器的最大功率增加。并且无论哪一端热源尺寸有限,最大功率随热电材料内阻增加而减小。但对于最大功率时的输出功而言,总是随焦耳热流入低温热源端比例增加而减小,并且与内阻无关。当焦耳热完全被无限热源吸收时,我们解析计算出了热电发生器在最大功率处的输出功是其对应(?)的一半,对应效率是以准静态过程工作效率的一半。在文章的最后,我们对本文的研究成果进行了回顾和总结。

关键词：热电发生器有限热源最大功率输出功

热电发生器的工作原理及在长宁输气管线上的应用技术

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宁夏石油化工 2002年第1期21卷 12-14页

作者：尤生勇丁佐暖宁夏长气天然气公司银川750001

热电发生器称TEG（thermoelectric generator)作为一种将热能转换成电能的装置，在国内天然气管线上应用还较少，本文以5120型TE为例，介绍了TEG的工作原理及电气特性，并就在长宁输气管线上，作为阴极保护的极化电源的工艺计算使用安... 详细信息

热电发生器称TEG（thermoelectric generator)作为一种将热能转换成电能的装置，在国内天然气管线上应用还较少，本文以5120型TE为例，介绍了TEG的工作原理及电气特性，并就在长宁输气管线上，作为阴极保护的极化电源的工艺计算使用安全性能进行论述，尤其在长距离输气管线上对无可靠市电供给地区，利用TEG作为各种用电设备的电源，十分理想。

关键词：热电发生器工作原理长宁输气管线应用电气特性

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基于印刷电子的热电薄膜研究与应用进展

数字印刷 2021年第3期 55-65页

作者：李海滨罗如柏周世生杜斌李怀林吴雅婷西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710048 西安理工大学陕西省绿色智能印刷包装协同创新中心西安710048

近年来,热电效应作为一种可持续的能量转换技术,可以收集废热转化为可用电源来提高设备性能。然而,传统热电器件制造大多使用高温铸造工艺,限制了生产效率以及与柔性基材的相容性,阻碍了热电技术的应用。印刷电子技术具有大批量、低成... 详细信息

近年来,热电效应作为一种可持续的能量转换技术,可以收集废热转化为可用电源来提高设备性能。然而,传统热电器件制造大多使用高温铸造工艺,限制了生产效率以及与柔性基材的相容性,阻碍了热电技术的应用。印刷电子技术具有大批量、低成本、低温固化、柔性化和个性化制备的特点,通过将高性能热电材料转化为功能性油墨,便可以针对特定应用快速有效地制造特征热电器件。本文首先介绍了热电转换原理和可印刷热电材料和器件,其次,从喷墨印刷、丝网印刷、气溶胶喷射印刷和点胶机印刷4个技术角度阐述了印刷电子技术在热电薄膜与器件制造领域中的应用及研究进展,最后对其未来技术发展方向进行了展望。

关键词：废热回收热电薄膜印刷电子热电发生器

粮食烘干机无线节点的热电收集系统设计与试验

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广东农业科学 2014年第19期41卷 184-187页

作者：沈玉杰张烨李长友华南农业大学工程学院广东广州510642

为解决烘干现场传感器和无线节点供电布线不能大范围分布、可靠性差的问题,基于塞贝克效应,结合热电能量收集技术,设计了一种烘干现场无线节点供电系统,通过试验测试台测定了热电收集系统性能,获得了转换效率与负载电流的变化规律,搭建... 详细信息

为解决烘干现场传感器和无线节点供电布线不能大范围分布、可靠性差的问题,基于塞贝克效应,结合热电能量收集技术,设计了一种烘干现场无线节点供电系统,通过试验测试台测定了热电收集系统性能,获得了转换效率与负载电流的变化规律,搭建了针对无线温度装置的热电收集系统。试验结果表明,热电发生器塞贝克系数为35.397,系统有效温差系数为0.5267;通过Matlab拟合得到系统的转换效率与负载电流及电阻的对数表达式;搭建的热电系统验证了当温差大于15℃时,热电收集系统能有效驱动无线温度检测装置正常工作,具有一定的可应用性。

关键词：热电能量收集热电发生器微功耗无线监测节点

基于热电的能量收集及协同制冷系统的设计与实现

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基于热电的能量收集及协同制冷系统的设计与实现

作者：张剑南上海理工大学

学位级别：硕士

当今世界电能的广泛使用加速了人类社会的快速发展,但也引发了环境污染和全球变暖等问题。为了减少这些负面影响,研究人员正在致力于使用清洁能源来代替以火力发电以主要获取方式的传统能源煤炭。而热电发生器(Thermoelectric Generator... 详细信息

当今世界电能的广泛使用加速了人类社会的快速发展,但也引发了环境污染和全球变暖等问题。为了减少这些负面影响,研究人员正在致力于使用清洁能源来代替以火力发电以主要获取方式的传统能源煤炭。而热电发生器(Thermoelectric Generator,以下简称TEG)已经被证实可以通过塞贝克效应(Seebeck Effect)直接将热能转化为电能,且这种转化对环境零污染。同时TEG通常具有无噪音,耐高温,适合集成等特性。基于这些优势,多个TEG所组成的TEG阵列被发展为一种新型清洁电源,常用于较大温差环境的应用领域,如工业排热和电力电子设备系统中废热收集的电能转化。然而,在实际的电能应用系统中由于TEG阵列的输出负载较易变化,因此回路中无法获得最大的输出功率,严重降低了输出能效。为了解决上述问题,本文提出了一种改进型快速终端滑模变结构控制算法(Fast Terminal Sliding Mode Control,以下简称FTSMC)实现时刻追踪并保持TEG阵列的输出功率维持在峰值,即最大功率点上。相异于传统最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,以下简称MPPT)技术,所提算法的非线性滑模面采用的变结构滑模控制函数能使整个TEG阵列系统的功率输出获得全局稳定性,进而在任何位置均可以收敛至滑模面,降低抖振发生概率。为了验证所提FTSMC算法的有效性,本文搭建了数字建模、仿真和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,以下简称FPGA)实验开发平台。与传统的滑模算法相比,该算法拥有更快的响应速度与极高的转换效率。实验结果表明,其跟踪响应速度可达0.08s,最大转换效率为99.91%。为进一步提升TEG电能在热电组件的能效利用,本技术同时也可用于光伏发电的功率调控。本文研究了基于TEGTEC(Thermoelectric Generator-Thermoelectric Cooler)协同制冷热管理系统。提出了一种新型TEG辅助TEC的压控恒流电路制冷方法,并建立了协同制冷系统的精确SPICE模型。该方法使得TEG将收集到的热能转化为电流补充至TEC回路,从而降低系统功耗并提高TEC的冷却能力。实验结果表明,流入TEC的电流与SPICE模型中TEC的电流平均差异小于4.8%。同时,基于已验证的SPICE模型,从功耗、制冷能力、性能系数和制冷效率等方面对所提出的TEG-TEC协同冷却系统进行了评估。与典型的热电协同制冷系统相比,所提出的新型协同冷却系统实现了显著的能效增强,可用于大功率LED,激光器的散热。

关键词：能量收集热电发生器最大功率点追踪热电制冷器协同制冷热电转换 FPGA

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空间核动力的现状和发展

国际太空 1983年第9期 22-23+20页

作者：杨秀敏

众所周知,美苏两国都发射核动力卫星。迄今为止,美国已经发射了十几颗这类卫星,苏联发射的更多,令人瞩目。今后两国仍将继续发射这种卫星。一、核动力装置的优点空间核动力具有许多太阳电池无法相比的优点,它体积小、重量轻、寿命长、... 详细信息

众所周知,美苏两国都发射核动力卫星。迄今为止,美国已经发射了十几颗这类卫星,苏联发射的更多,令人瞩目。今后两国仍将继续发射这种卫星。一、核动力装置的优点空间核动力具有许多太阳电池无法相比的优点,它体积小、重量轻、寿命长、可靠性高……。核动力所具有的优点很适合星际探测器使用。比如,美国前几年发射的旅行者卫星,要完成探测木星及土星的基本任务,需要有恒定的电力供应。而土星,木星及更远的星际区域太阳辐射通量低,若用太阳电

关键词：空间探测深空探测核动力卫星核反应堆反应堆热电发生器木星行星土星太阳电池 RTG 核动力装置核裂变裂变宇航员航天员

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三维集成中基于纳米材料的热电转换系统

三维集成中基于纳米材料的热电转换系统

2018年全国微波毫米波会议

作者：周诗韵卓成闵球李尔平浙江大学信电学院

本文提出了一种运用于三维集成中的基于石墨烯材料的热电转换系统。文章运用封闭式多层石墨烯作为热电材料,在垂直方向上堆叠P-N对结构形成热电发生器（Thermoelectric Generator,TEG）组件,并设计了后续电压放大与储存电路,形成了一个... 详细信息

本文提出了一种运用于三维集成中的基于石墨烯材料的热电转换系统。文章运用封闭式多层石墨烯作为热电材料,在垂直方向上堆叠P-N对结构形成热电发生器（Thermoelectric Generator,TEG）组件,并设计了后续电压放大与储存电路,形成了一个完整的自启动的热电转换系统。

关键词：热电转换热电发生器石墨烯三维集成

来源： cnki会议评论

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镅-241的有益应用

国外核新闻 1985年第11期 16-16页

【美国洛斯阿拉莫斯研究所 LA-10075-MS 报告报道】镅-241是一种非常有用的锕系同位素。现在,美国市场售出的镅-241,其99%以上用于制造石油工业测井所需的中子源。美国使用镅-241的历史最好水平约为2000克/年。研究发现,用辐照镅-241的... 详细信息

【美国洛斯阿拉莫斯研究所 LA-10075-MS 报告报道】镅-241是一种非常有用的锕系同位素。现在,美国市场售出的镅-241,其99%以上用于制造石油工业测井所需的中子源。美国使用镅-241的历史最好水平约为2000克/年。研究发现,用辐照镅-241的方法来生产很纯的“医用级”钚-238,在经济上是不划算的。但是,从镅-241的物理和化学性质看来,它很适合用作1-5瓦小型同位素热电发生器的热源。与目前所用两种主要同位素热

关键词：同位素热电发生器石油工业能源工业