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微小型热电发电器建模及优化设计研究 被引量:6
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作者 宋瑞银 李伟 +1 位作者 杨灿军 刘宜胜 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期554-558,共5页
微小型热电发电器由于尺寸较小,接触内阻以及结构的覆盖层、导流层等对输出功率和热电转换效率都有不可忽视的影响。结合上述因素,并考虑到汤姆孙效应,建立了微小型热电发电器输出功率和效率的数学计算模型。并以最大功率或者最大质量(... 微小型热电发电器由于尺寸较小,接触内阻以及结构的覆盖层、导流层等对输出功率和热电转换效率都有不可忽视的影响。结合上述因素,并考虑到汤姆孙效应,建立了微小型热电发电器输出功率和效率的数学计算模型。并以最大功率或者最大质量(体积)比功率为目标函数,对最大功率时的负载电阻、电偶臂对数和电偶臂长度等性能参数进行了优化分析,得到了相应的计算公式,为进一步的设计提出了理论指导,并通过实验进行了性能分析验证。最后分析了微小型热电发电器新的加工工艺和发展动向。 展开更多
关键词 微小型热电发电器 输出功率模型 效率模型 优化设计
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可穿戴热电发电器的研究进展 被引量:1
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作者 张斌 徐桂英 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期106-123,共18页
人体的能量大部分以热量的形式释放,其与外界的温差平均约5~30℃,因此体热可以很好地作为热电发电器的热源。与传统发电器相比,可穿戴热电发电器将人体所散发的低品位热量转化为有效电能,有可能为一些功率要求小于毫瓦级的无线传感器节... 人体的能量大部分以热量的形式释放,其与外界的温差平均约5~30℃,因此体热可以很好地作为热电发电器的热源。与传统发电器相比,可穿戴热电发电器将人体所散发的低品位热量转化为有效电能,有可能为一些功率要求小于毫瓦级的无线传感器节点提供足够的能量,同时还具备无污染、轻便、稳定等特性,因此越来越受到关注。目前柔性可穿戴热电发电器的研究主要聚焦基于块体型热电材料、基于薄膜状型热电材料和基于纺织织物型热电材料的三大类热电发电器。其中,块体型热电发电器的输出功率一般为每平方厘米几十微瓦,热电臂材料主要为室温热电性能较高的碲化铋基合金,研究重点在于提升这类器件的输出性能和柔性。薄膜型热电发电器的输出功率一般在每平方厘米纳瓦和微瓦之间,按结构可分为水平型和垂直型,常见的水平型器件包含串联型、堆积与卷起型和折叠型,通常会产生较大的输出电压;而垂直型器件单位面积的热电臂对数增多,会产生较大的功率密度。纺织织物型热电发电器输出功率较小,但是具有优良的拉伸、弯曲和面内剪切性能,可以适应3D变形,更适合在弯曲的人体皮肤表面收集热量。本文综述了以上三大类主流的柔性可穿戴热电发电器的研究状况,并从设计、结构和性能方面分析了各类热电发电器的优缺点。 展开更多
关键词 柔性可穿戴 热电发电器 块体型 薄膜型 纺织织物型
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磷酸燃料电池-两级并联热电发电器混合系统性能分析 被引量:1
3
作者 崔祥苏 黄跃武 梁珍 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第4期99-106,共8页
为回收利用磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell,PAFC)运行中产生的余热以提高系统整体性能,建立一个由PAFC、回热器与两级并联热电发电器(two-stage parallel thermoelectric generator,TPTEG)组成的混合系统模型。综合考虑PAFC的... 为回收利用磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell,PAFC)运行中产生的余热以提高系统整体性能,建立一个由PAFC、回热器与两级并联热电发电器(two-stage parallel thermoelectric generator,TPTEG)组成的混合系统模型。综合考虑PAFC的过电势损失、回热损失、热漏以及半导体的主要不可逆损失,通过数值分析得到PAFC的工作电流密度与TPTEG的工作电流密度之间的关系,确定混合系统中TPTEG的工作电流密度区间,推导混合系统的功率和效率表达式,分析TPTEG对PAFC余热回收的影响。结果表明,PAFC-TPTEG混合系统性能优于单一PAFC系统。研究燃料电池的工作温度、工作压力,热电元件对数、导热系数、优值系数对混合系统的影响,所得结果可进一步为研究PAFC与半导体热电发电器的混合系统性能提供一些理论依据。 展开更多
关键词 磷酸燃料电池 两级并联热电发电器 数值分析 混合系统 余热回收
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热电偶臂构型尺寸对环形热电发电器性能的影响 被引量:2
4
作者 张爱兵 闫文凯 +2 位作者 庞丹丹 王保林 王骥 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期947-953,共7页
基于一维稳态热传导理论提出环形热电发电器(ATEG)的数学物理模型,考虑P型和N型热电偶臂的构型尺寸、材料热电性质不对称性以及界面接触阻力对其输出性能的影响.针对理想的环形热电发电器,基于最大能量转换效率原则建立P型和N型热电偶... 基于一维稳态热传导理论提出环形热电发电器(ATEG)的数学物理模型,考虑P型和N型热电偶臂的构型尺寸、材料热电性质不对称性以及界面接触阻力对其输出性能的影响.针对理想的环形热电发电器,基于最大能量转换效率原则建立P型和N型热电偶臂构型尺寸与材料性质间的最优定量关系.考虑界面接触热阻和界面接触电阻效应的影响,给出相对于精确解更方便实用的电流线性简化解,确定环形热电发电器最大输出功率、最大能量转换效率对应的P型、N型热电偶臂圆周角度比.发现界面接触对小尺寸器件的热电偶臂圆周角度比影响显著,但随着器件构型尺寸的增大,比值逐渐趋近于理想器件的结果.当器件尺寸参数sr>2时,可以基于理想模型指导环形热电发电器的设计计算. 展开更多
关键词 环形热电发电器 热电偶臂构型尺寸 接触阻力 输出功率 能量转换效率
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柔性热电发电器的关键工艺及其展望 被引量:2
5
作者 义志涛 何国强 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第19期3332-3337,共6页
热电发电器是固态能量收集器,以可靠和可再生的方式将热能转换成电能。过去几年的研究表明,人体的热量可以很好地被柔性热电发电器转换为电能并加以利用。与用于可穿戴设备的其他传统发电器相比,柔性热电发电器可利用低品位的热能发电... 热电发电器是固态能量收集器,以可靠和可再生的方式将热能转换成电能。过去几年的研究表明,人体的热量可以很好地被柔性热电发电器转换为电能并加以利用。与用于可穿戴设备的其他传统发电器相比,柔性热电发电器可利用低品位的热能发电且环境友好。柔性热电发电器将有可能为任何无线传感器节点提供足够的能量(通常功率要求小于毫瓦级)。本文综述了热电发电器的概况,重点介绍了制造柔性热电发电器的关键工艺,讨论了热电发电器的基本原理、效率、应用以及存在的一些问题。 展开更多
关键词 柔性热电发电器 热电效率 品质因数
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一维热电模块的瞬态传热过程研究
6
作者 李新春 王中伟 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1826-1831,共6页
建立一维热电模块的瞬态传热模型,考虑赛贝克效应、帕尔贴效应、焦耳热效应和汤姆孙效应,分析其瞬态传热和发电过程特性。模拟热电模块的瞬态传热过程,得到一维热电模块随时间变化的温度分布,获得起始与稳定下的温度分布曲线形状。在冷... 建立一维热电模块的瞬态传热模型,考虑赛贝克效应、帕尔贴效应、焦耳热效应和汤姆孙效应,分析其瞬态传热和发电过程特性。模拟热电模块的瞬态传热过程,得到一维热电模块随时间变化的温度分布,获得起始与稳定下的温度分布曲线形状。在冷热端条件不同情况下,分析热电模块瞬态传热过程的温度分布,并对热电模块的电动势、闭合回路电流和最大输出功率在瞬态传热情况下进行研究。 展开更多
关键词 热电发电器 瞬态传热 温度分布 电流 最大功率
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磷酸燃料电池-两级热电系统性能分析及负载匹配
7
作者 蒋树伟 黄跃武 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期28-34,共7页
建立一个利用磷酸燃料电池(PAFC)余热驱动两级半导体温差热电发电器(TTEG)的复合发电系统模型,考虑了PAFC电化学反应中的过电势损失、回热损失、热漏以及TTEG中的主要不可逆损失,导出PAFC,TTEG和复合系统的输出功率和效率的一般表达式,... 建立一个利用磷酸燃料电池(PAFC)余热驱动两级半导体温差热电发电器(TTEG)的复合发电系统模型,考虑了PAFC电化学反应中的过电势损失、回热损失、热漏以及TTEG中的主要不可逆损失,导出PAFC,TTEG和复合系统的输出功率和效率的一般表达式,得到PAFC和TTEG电流密度之间的关系。确定系统的优化工作区间,分析主要参数对复合系统性能的影响,给出负载电阻的最佳匹配条件,所得结果可为实际的PAFC-TTEG复合发电系统的设计和优化运行提供理论依据。 展开更多
关键词 磷酸燃料电池 热电发电器 余热回收 负载匹配
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碱性燃料电池-温差热电制冷混合系统的性能分析
8
作者 焦恺彬 黄跃武 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第4期628-635,共8页
建立了由碱性燃料电池(alkaline fuel cell,AFC)、热电发电器、热电制冷器和一组板翅式热交换器组成的混合系统模型。考虑系统的电化学和热力学不可逆性损失,导出了混合系统的等效输出功率和效率的表达式,确定了燃料电池电流密度的优化... 建立了由碱性燃料电池(alkaline fuel cell,AFC)、热电发电器、热电制冷器和一组板翅式热交换器组成的混合系统模型。考虑系统的电化学和热力学不可逆性损失,导出了混合系统的等效输出功率和效率的表达式,确定了燃料电池电流密度的优化区间,讨论了工作压力、工作温度、热电元件数量、热电元件传热系数、板翅式热交换器传热系数对混合系统的等效输出功率和效率的影响。结果表明,混合系统的最大输出功率密度及对应的效率,相比单独的碱性燃料电池分别提高了7.56%和6.40%,相比无板翅式热交换器时分别提高了7.55%和8.04%。所得结果可为碱性燃料电池温差热电制冷混合系统的优化设计提供理论依据。 展开更多
关键词 热电制冷器 碱性燃料电池 热电发电器 板翅式热交换器 等效输出功率
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