Электр энергиясының тұрақты көздерін ұсыну осы ғасырдың ең маңызды міндеттерінің бірі болып табылады.Энергия жинау материалдарындағы зерттеу бағыттары осы мотивациядан туындайды, соның ішінде термоэлектрлік1, фотоэлектрлік2 және термофотоэлектрлік3.Бізде джоуль диапазонында энергия жинауға қабілетті материалдар мен құрылғылар жетіспейтіндігімізде, электр энергиясын мезгіл-мезгіл температураға айналдыра алатын пироэлектрлік материалдар сенсорлар4 және энергия жинайтын комбайндар болып саналады5,6,7.Мұнда біз термодинамикалық циклде 11,2 Дж электр энергиясын өндіретін 42 грамм қорғасын скандий танталатынан жасалған көп қабатты конденсатор түріндегі макроскопиялық жылу энергиясын жинайтын комбайн жасадық.Әрбір пироэлектрлік модуль электр энергиясының тығыздығын әр циклге 4,43 J см-3-ке дейін жасай алады.Сондай-ақ біз салмағы 0,3 г осындай екі модуль кірістірілген микроконтроллерлер мен температура сенсорлары бар автономды энергия жинағыштарды үздіксіз қуаттандыру үшін жеткілікті екенін көрсетеміз.Соңында, біз 10 К температуралық диапазонда, бұл көп қабатты конденсаторлар 40% карнот тиімділігіне жетуі мүмкін екенін көрсетеміз.Бұл қасиеттер (1) жоғары тиімділік үшін ферроэлектрлік фазаның өзгеруіне, (2) жоғалтуларды болдырмауға арналған төмен ағып кету тогына және (3) жоғары бұзылу кернеуіне байланысты.Бұл макроскопиялық, масштабтау және тиімді пироэлектрондық комбайндар термоэлектрлік электр энергиясын өндіруді қайта құруда.
Термоэлектрлік материалдар үшін қажетті кеңістіктік температура градиенімен салыстырғанда, термоэлектрлік материалдарды энергия жинау уақыт өте келе температураны қажет етеді.Бұл энтропия (S)-температура (T) диаграммасымен жақсы сипатталатын термодинамикалық циклді білдіреді.1А-сурет көрсетілмеген, сызықты емес пироэлектрлік (NLP) кәдімгі сюжетті көрсетеді.St диаграммасындағы циклдің көк және жасыл бөлімдері Олон цикліндегі түрлендірілген электр энергиясына сәйкес келеді (екі изотермалдық және екі изополь секциясы).Мұнда біз әр түрлі температурамен, температура өзгеріп, температура өзгереді және температурасы бірдей екі циклді қарастырамыз.Жасыл цикл фазалық ауысу аймағында орналаспайды, сондықтан фазалық ауысу аймағында орналасқан көгілдір циклге қарағанда әлдеқайда аз.ST диаграммасында аудан неғұрлым үлкен болса, соғұрлым жиналған энергия көп болады.Сондықтан фазалық ауысу көбірек энергия жинауы керек.NLP-дегі үлкен велосипедке деген қажеттілігі 9, 10, 11, 12 электротермиялық қосымшалардың қажеттілігі өте ұқсас, онда PST Multillayer конденсаторлары (MLCS) және PVDF негізіндегі терполимерлер жақында кері нәтиже көрсетті.13,14,15,16 циклдағы салқындату күйі.Сондықтан біз жылу энергиясын жинау үшін қызығушылық тудыратын PST MLC-терді анықтадық.Бұл үлгілер әдістерде толық сипатталды және 1 қосымша жазбалармен сипатталды (сканерлеуші ​​электронды микроскопия), 2 (рентгендік дифракция) және 3 (калориметрия).
A, энтропия (тар) эскизі - фазалық ауысуларды көрсететін NLP материалдарына қосылып, электр өрісі қосылған және өшірілген учаскелер.Екі түрлі деңгейдегі цикл екі түрлі температура аймағында көрсетілген.Көк және жасыл циклдер фазалық ауысудың ішінде және одан тыс жерлерде, сәйкесінше және бетінің әртүрлі аймақтарында аяқталады.b, екі DE PST MLC бірполярлы сақинасы, қалыңдығы 1 мм, тиісінше 20 °C және 90 °C температурада 0 және 155 кВ см-1 аралығында өлшенген және сәйкес Олсен циклдары.ABCD әріптері Olson Цикліндегі әр түрлі мемлекеттерге жатады.AB: MLCS 155 кВ см-1-ге 20 ° C температурада алынады.BC: MLC 155 кВ см-1-де сақталды, ал температура 90 ° C дейін көтерілді.CD: MLC разрядтары 90 ° C температурада.DA: MLC нөлдік өріске 20 ° C-қа дейін салқындатылады.Көк аудан циклды бастау үшін қажет кіріс қуатына сәйкес келеді.Қызғылт сары аймақ - бұл бір циклде жиналған энергия.C, жоғарғы панель, кернеу (қара) және ағымдағы (қызыл) және сол Olson циклі кезінде бақыланады b.Екі кірістіру циклдағы негізгі нүктелердегі кернеу мен ток күшейтуді білдіреді.Төменгі панельде сары және жасыл қисықтар тиісті температура мен қуат қисықтары сәйкесінше, қалыңдығы 1 мм-ге арналған.Энергия жоғарғы панельдегі ток және кернеу қисықтарынан есептеледі.Теріс энергия жиналған қуатқа сәйкес келеді.Төрт фигурадағы бас әріптерге сәйкес қадамдар Олон цикліндегідей.Cycle циклі ABCD стерлинг цикліне сәйкес келеді (қосымша ескерту).
мұндағы e және d электр өрісі және электр өрісі және электр қондырғылары сәйкесінше.ND-ді жанама түрде DE тізбегінен (Cурет 1b) немесе тікелей термодинамикалық циклды бастау арқылы алуға болады.Ең пайдалы әдістерді Ольсен 1980-17жалдардағы пироэлектрлік энергияны жинау бойынша оның ізашарлық жұмыстарында сипаттаған.
Суретте.1b-дің 1 мм қалыңдығы 1 мм жуғыш пист-MLC үлгілерінде, сәйкесінше 20 ° C және 90 ° C-тан, сәйкесінше 0-ден 155 кВ см-1 (600 В) асып кетеді.Бұл екі циклді 1А суретте көрсетілген олон циклы жинаған қуатты жанама түрде қолдануға болады.Шын мәнінде, Ольсен циклі екі изофилд филиалынан тұрады (мұнда ДА филиалындағы және осы филиалдағы және 155 кВ-1 см-1) және екі изотермиялық бұтақтар (мұнда, 20 ° С және 20 ° С), AB филиалында) .CD филиалында CD филиалында) цикл кезінде жиналған энергия апельсин және көк аймақтарға сәйкес келеді (EDD INTEX).Жиналған энергияның ND - бұл кіріс пен шығыс энергиясының арасындағы айырмашылық, яғни тек сарғыш аймақ.1b.Бұл нақты Olson циклы 1,78 J см-3 энергиясының тығыздығына ие.Стирлинг циклы олон цикліне балама (қосымша нота).Тұрақты зарядтау сатысы (ашық тізбек) оңай қол жеткізіледі, 1B суретінен алынған энергияның тығыздығы 1b (цикл) 1,25 J см-3-қа жетеді.Бұл Olson циклінің тек 70% құрайды, бірақ қарапайым егін жинау жабдықтары жасайды.
Сонымен қатар, біз Olson циклі кезінде жиналған энергияны PST MLC-ді PST MLC-ді LINKAM температурасын басқару кезеңін және бастапқы есептегішті (әдісін) қуаттай отырып тікелей өлшейдік.Сурет 1c жоғарғы жағында және тиісті экссельдерде сол OLSON циклы арқылы өтетін 1 мм қалыңдығы 1 мм-де жиналған ағымдағы (қызыл) және кернеу (қара) көрсетілген.Ток пен кернеу жиналған энергияны есептеуге мүмкіндік береді, ал қисықтар күріште көрсетілген.1c, цикл бойы төменгі (жасыл) және температура (сары).ABCD әріптерінің әріптері 1-суреттегі Циклді білдіреді.Бұл тұрақты бастапқы токтың салдары - кернеу қисығы (қара қисығы) сызықты емес ықтимал ығысу өрісіне байланысты сызықтық емес (D PST) D PST (Cурет 1c, үстіңгі қабаты).Зарядтау аяқталғаннан кейін MLC-де 30 мДж электр энергиясы сақталады (В нүктесі).Содан кейін MLC қызады және кернеу 600 В қашықтықта (және одан да теріс) пайда болады. осы изоөріс кезінде тізбекте 35 мДж электр қуатын өндіреді (екінші кірістірілген сурет 1c, жоғарғы).Содан кейін MLC (дискідегі тармақ) кернеуі төмендейді, нәтижесінде қосымша 60 мДж электр жұмысы орындалады.Жалпы шығу энергиясы 95 млн.Жиналған энергия кіріс және шығыс энергия арасындағы айырмашылық болып табылады, ол 95 – 30 = 65 мДж береді.Бұл DE сақинасынан алынған Nd өте жақын 1,84 Дж см-3 энергия тығыздығына сәйкес келеді.Бұл Олсон циклінің қайталану мүмкіндігі жан-жақты сыналған (Қосымша 4-ескертпе).Кернеу мен температураны одан әрі арттыру арқылы біз 4,43 J см-3, біз OLSEN циклдерін пайдаланып, 750 В (195 кВ см-1) және 175 ° C температурада.Бұл тікелей O3-PBTIO3 (PMN-PT) O3-PBTIO3 (PBN-PT) (PMN-PT) (PMN-PT) (PMN-PT) (1,06 J см-PT) (PMN-PT) (см-Пт) (см.) Әдебиеттердегі қосымша мәндер үшін 1-кесте). Бұл өнімділікке қол жеткізілді, бұл MLC-дің ағып кетуінің өте төмен, мысалы, (<10-7 A және 180 ° C температурада, 180 ° C), Smith eth және al.19-де-йде бұрынғы зерттеулерде пайдаланылған материалдарға17,20. Бұл өнімділікке қол жеткізілді, бұл MLC-дің ағып кетуінің өте төмен, мысалы, (<10-7 A және 180 ° C температурада, 180 ° C), Smith eth және al.19-де-йде бұрынғы зерттеулерде пайдаланылған материалдарға17,20. Эти Харектер блячористики блягодаря очень низкому Токому Током Эном применчании 6) - критический Момент, Упомянуй смитом и д.19 - оттличие от кгі кг кмералам, использованным в БОЛЕЕЕ РАНИХ17,20. Бұл сипаттамаларға осы МҰЛС ағып кетуіне байланысты болды (<10-7 A және 180 ° C температурада және 180 ° C температурада, толығырақ 6-дан қараңыз) - Smith et al.19 - Бұрынғы оқуда қолданылатын материалдардан керісінше17,20.Мультипликтер 0 (在 750 的 和泄漏) , 已经 达到 了 这 种 种 性能 到 早期 研究 研究 研究 中 中 使用 的 材料 17,20.由于 这些 Мульд 的 泄漏 非常 非常 (在 在 在 750 在 和和 <10-7 A, 参见 补充 说明 6 中中)))))))) (等 人 19 提到 关键 点点)之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下, 已经 达到 了 这 种 种 性能 到 早期 早期 早期 早期 研究 研究 使用 的 材料 材料 材料 材料 材料 17.20. Поскольки этихи этихи Эчень низкий (<10-7 А PRI 750 в) (<10-7 А PRI 750 в) утый смитом и д.19 - Для сравнения, Были достигнуты эти Характеристики. Осы MLC-тің ағып кету тогы өте төмен болғандықтан (<10-7 A және 180 ° C температурада және 180 ° C температурада, қосымша ескертулер 6 қараңыз) - Smith et al.19 - салыстыру үшін бұл қойылымдарға қол жеткізілді.бұрынғы зерттеулерде пайдаланылған материалдарға 17,20.
Дәл осындай жағдайлар (600 В, 20-90 ° C) стерлинг цикліне қолданылады (қосымша ескерту).Де цикл нәтижелерінен күткендей, кірістілік 41,0 млн.Стирлинг циклдерінің ең керемет ерекшеліктерінің бірі - олардың термоэлектрлік эффект арқылы бастапқы кернеуді күшейту мүмкіндігі.Біз 39-ға дейінгі кернеудің пайдаын байқадық (бастапқы кернеудің бастапқы кернеуі 590 В-қа дейін, 590 В-ге дейін, қосымша 7.2-суретті қараңыз).
Бұл MLC-дің тағы бір ерекшелігі - олар джоуль диапазонында энергия жинауға жеткілікті үлкен макроскопиялық нысандар.Сондықтан біз 28 млн. коллектор екі резервуардың арасында перистальтикалық сорғы арқылы ауыстырылады, мұнда сұйықтық температурасы тұрақты сақталады (әдіс).Суретте сипатталған Олсон циклін пайдаланып 3,1 Дж дейін жинаңыз.2а, изотермиялық аймақтар 10°C және 125°C және изоөріс аймақтары 0 және 750 В (195 кВ см-1).Бұл 3,14 Дж см-3 энергия тығыздығына сәйкес келеді.Бұл комбайнның көмегімен әртүрлі жағдайларда өлшемдер алынды (2б-сурет).1,8 Дж температураның 80 °C диапазонында және 600 В кернеуінде (155 кВ см-1) алынғанын ескеріңіз.Бұл бірдей шарттарда (28 × 65 = 1820 мДж) қалыңдығы 1 мм PST MLC үшін бұрын айтылған 65 мДж-мен жақсы сәйкес келеді.
A, Consited Harv1 прототипінің эксперименттік қондырғы 28 млн.Төрт цикл қадамының әрқайсысы үшін температура мен кернеу прототипте келтірілген.Компьютер суық және ыстық су қоймалары, екі клапан және қуат көзі арасындағы диэлектрлік сұйықтықты тарататын перистальтикалық сорғыны басқарады.Сондай-ақ, компьютер сонымен қатар прототипке берілген кернеу мен ток туралы деректерді және электрмен жабдықтау температурасының температурасына деректерді жинау үшін де пайдаланады.B, энергия (түс) біздің 4 × 7 мл прототиптеріміздің температуралық диапазонымен (x осі) және кернеу (y осі) және әр түрлі тәжірибелерде жиналған.
Қалыңдығы 60 PSTS CLC 1 мм және 160 PST MLC қалыңдығы 0,5 мм (41,7 г белсенді пироэлектрлік материалы), 11.2 J (8).1984 жылы Олсен 317 г қалдық доппен (zr, zr, zr, zr, zr, zr, ti) O3 қосылысы негізінде қуат жинады.Бұл комбайн үшін бұл Джоуль диапазонындағы жалғыз басқа мән.Бұл біз қол жеткізген құнның жартысынан астамын және сапасына жеті есе көп.Бұл HARV2 энергиясының тығыздығы 13 есе жоғары дегенді білдіреді.
Harv1 циклы кезеңі - 57 секунд.Бұл 54 МВт қуаттылығы бар 54 МВт болатын, қалыңдығы 1 мм қалыңдығы 1 мм-дің жиынтығы.Одан әрі бір қадам жасау үшін біз үшінші комбайн (Harv3) 0,5 мм пст-MLC және Carv1 және Harv2-ге ұқсас қондырғылармен (9) құрдық.Біз 12,5 секунд термизация уақытын өлшедік.Бұл 25 с цикл уақытына сәйкес келеді (Қосымша 9-сурет).Жиналған энергия (47 МЖ) электр қуатын (47 МЖ) электр қуатын береді, бұл өз кезегінде Harv2 0,55 Вт (шамамен 1,95 МВт 285 мВт 285 мВт 28 мг-28 мм) шығарады деп елестетуге мүмкіндік береді.Сонымен қатар, біз Harv1 эксперименттеріне сәйкес келетін ақырлы элементтерді модельдеу (комсол, қосымша ескерту және 2-4) көмегімен жылу беруді модельдеміз.Ақырлы элементті модельдеу қуат құндылықтарын MLC-ді 9-дан 0,2 мм-ден 0,2 мм-ге дейін жұқа етіп, суды жұту және матрицаны 7 қатарға дейін қалпына келтіру арқылы жоғары деңгейдегі PSTIGALES деңгейі. .× 4 колонна (комбайнның жанында резервуар болған кезде қосымша 960 мВт болды, Қосымша 10б-сурет).
Осы коллектордың пайдалылығын көрсету үшін, стерлинг циклы, сықырлық циклы, жылу коллекторлары, жоғары кернеу қоспасы, сақтау конденсаторы, төмен кернеу қосқышы, DC / DC түрлендіргіші , Төмен қуат микроконтроллері, екі термоба және сергіткіш түрлендіргіш (қосымша ескерту).Старта сақтау конденсаторын 9В-да зарядталады, содан кейін екі мл-ден 85 ° C-тан 85 ° C-қа дейін созылады, ал 160 ° C-тан, мұнда 160 с жылдамдықпен (бірнеше циклдер көрсетілген) .Едәуір, салмағы 0,3 г өлшейтін екі МҰҚ осы үлкен жүйені автономды түрде басқарады.Тағы бір қызықты мүмкіндік - төмен кернеу түрлендіргіші 400V-ден 10-15в-қа дейін, 79% тиімділікпен (қосымша ескерту және қосымша 11.3-график) түрлендіруге қабілетті.
Соңында, біз жылу энергиясын электр энергиясына айналдырудағы осы MLC модульдерінің тиімділігін бағаладық.Тиімділіктің сапа коэффициенті Жиналған электр энергиясының тығыздығының тығыздығының тығыздығының, QIIN қосалқы жылудың тығыздығына қатынасы ретінде анықталады (қосымша нота):
3a, b, b, Bysen Циклінің тиімділігін және сәйкесінше, температура диапазонының диспотизациялық тиімділігін, сәйкесінше, шамамен 0,5 мм болатын PST MLC функциясы ретінде.Екі деректер жинағы да 195 кВ см-1 электр өрісі үшін берілген.ПӘК \(\бұл\) 1,43%-ға жетеді, бұл ηr-тің 18%-ына тең.Дегенмен, 25 °C-тан 35 °C-қа дейінгі 10 К температура диапазоны үшін ηr 40% дейін мәндерге жетеді (3b-суреттегі көк қисық).Бұл 10 К және 300 кВ см-1 температура диапазонында PMN-PT пленкаларында (ηr = 19%) жазылған NLP материалдары үшін белгілі мәннен екі есе көп (Сілт. 18).10 К температура диапазоны қарастырылмады, өйткені PST MLC жылу гистерезі 5-тен 8-ге дейін, фазалық ауысулардың тиімділікке оң әсерін тану өте маңызды.Шындығында, η және ηr оңтайлы мәндерінің барлығы дерлік Ti = 25 ° C бастапқы температурада алынған.3а, ә.Бұл ешқандай өріс қолданылмаған кезде және курий температурасы TC-ді жақын фазалық ауысуға байланысты және TC бұл MLC-де шамамен 20 ° C болады (қосымша ескерту).
A, b, тиімділік η және Olson циклінің (A) тиімділігі (A) \ ({\ \ enta}} {{} {}}}}}}}}}}}}} \ {\ eta} _ {{\ rm {карта} } Өріс 195 кВ см-1 және әр түрлі электрлік электр желісі үшін және}}}}}}} \) (b) \) (b) қалыңдығы δSPAN температурасына байланысты.
Соңғы бақылаудың екі маңызды салдары бар: (1) өрістің индукцияланған фазалық ауысуы (параэлектрліктен ферроэлектрлікке) орын алу үшін кез келген тиімді цикл ТК жоғары температурада басталуы керек;(2) Бұл материалдар TC-ге жақын жұмыс уақытында тиімді.Біздің тәжірибелерімізде ауқымды тиімділік көрсетілгенімен, шектеулі температура диапазоны Карно шегіне (\(\Дельта Т/Т\)) байланысты үлкен абсолютті тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік бермейді.Дегенмен, осы PST MLC-тері көрсеткен тамаша тиімділік Олсенді «50 °C және 250 °C арасындағы температурада жұмыс істейтін мінсіз класс 20 регенеративті термоэлектрлік қозғалтқыштың тиімділігі 30% болуы мүмкін»17 деп ақтайды.Осы құндылықтарға жету және Тұжырымдаманы тексеру үшін, Допед Psts допед Psts-ті әр түрлі TCS-пен, зерттегендей, Шебанов пен Борман зерттеген пайдалы болар еді.Олар PST-дегі TC 3 ° C (SB допингімен) әр түрлі болуы мүмкін екенін көрсетті.Сондықтан, біз легирленген PST MLC немесе күшті бірінші ретті фазалық ауысуы бар басқа материалдар негізіндегі келесі буын пироэлектрлік регенераторлар ең жақсы қуат жинағыштармен бәсекеге түсе алады деп болжаймыз.
Бұл зерттеуде біз PST-тен жасалған MLC-терді зерттедік.Бұл құрылғылар бірнеше конденсаторлар параллель қосылған Pt және PST электродтарының сериясынан тұрады.PST таңдалды, себебі бұл тамаша EC материалы және сондықтан ықтимал тамаша NLP материалы.Ол өзінің энтропиядағы өзгерістері оның энтропиядағы өзгерістері 1-суретте көрсетілгендерге ұқсас өткір бірінші рет ферроэлектрлік фазалық фазалық фазалық фазалық фазалық фазалық фазалық фазалық фазалық фазалық фазалық фазалар.Бұл зерттеуде біз 10,4 × 7,2 × 1 мм³ және 10,4 × 7,2 × 0,5 мм³ MLC қолдандық.Қалыңдығы 1 мм және 0,5 мм болатын MLC сәйкесінше қалыңдығы 38,6 мкм болатын PST 19 және 9 қабаттарынан жасалған.Екі жағдайда да ішкі PST қабаты қалыңдығы 2,05 мкм платина электродтарының арасына орналастырылды.Бұл MLC конструкциясы электродтар арасындағы бөлікке сәйкес келетін PST-тің 55% белсенді деп есептейді (1-қосымша ескерту).Белсенді электрод ауданы 48,7 мм2 болды (қосымша кесте 5).MLC PST қатты фаза реакциясы және құю әдісімен дайындалды.Дайындау процесінің егжей-тегжейлері алдыңғы мақалада сипатталған14.PST MLC мен алдыңғы мақала арасындағы айырмашылықтардың бірі B-сайттарының реті болып табылады, бұл PST-дегі EC өнімділігіне қатты әсер етеді.PST MLC В-сайттарының бұйрығы сағат 14.75 (қосымша нота), содан кейін 1000 ° C температурада ұзақ уақыт бойы созылған ұзақ уақытқа созылады.PST MLC туралы қосымша ақпарат алу үшін 1-3 Қосымша ескертпелер мен Қосымша 5 кестені қараңыз.
Бұл зерттеудің негізгі тұжырымдамасы олон цикліне негізделген (1-сурет).Мұндай цикл үшін бізге ыстық және суық резервуар және әр түрлі MLC модульдеріндегі кернеу мен токты бақылауға қабілетті резервуар қажет.Бұл тікелей циклдер екі түрлі конфигурацияны қолданды, атап айтқанда (1) Linkam модульдері kletly 2410 қуат көзіне қосылған, және (2) үш прототип (Harv1, Harv2 және Harv3), мысалы, бірдей көзі бар.Соңғы жағдайда, екі су қоймасы (ыстық және суық) және MLC арасындағы жылу алмасу үшін диэлектрлік сұйықтық (сигма 25 ° C-қа дейін тұтқырлығы 25 ° C-қа дейін)) қолданылады.Жылу су қоймасы диэлектрлік сұйықтықтан толы және жылу табағының үстіне қойылған шыны ыдыстан тұрады.Суық сақтау су ваннасынан тұрады, олар су мен мұзбен толтырылған үлкен пластикалық контейнерде диэлектрлік сұйықтық бар сұйық түтіктері бар су ваннасынан тұрады.Екі үш жақты қысылған клапандар (био-химиялық сұйықтан сатып алынған) комбинаның әр ұшына біріктірудің әр ұшына орналастырылды (бір резервуардан екіншісіне) сұйықтықты дұрыс ауыстыру (2А-сурет).PST-MLC бумасы мен салқындатқыш арасындағы жылу тепе-теңдігін қамтамасыз ету үшін, цикл кезеңі кіріс және шығыс термопаралары (PST-MLC пакетіне мүмкіндігінше жақын болғанша) бірдей температураны көрсетті.Питон сценарийі барлық құралдарды (бастапқы өлшегіштер, сорғылар, клапандар, клапандар, клапандар, клапандар, клапандар, клапандар және термопараттар) басқарады және синхрондайды. берілген олсон циклі үшін қолданылатын кернеу.
Сонымен қатар, біз жиналған энергияның тікелей өлшеулерін жанама әдістермен растадық.Бұл жанама әдістер электр қондырғыларына (D) - электр өрісіне (D) -ге негізделген, әр түрлі температурада жиналған және екі ілмектердің арасындағы аймақты есептеу арқылы, суретте көрсетілгендей, қанша энергия жинауға болатындығын дәл бағалауға болады .2. .1b суретте.Бұл ілмектер сонымен қатар Кейтлидің бастапқы өлшегіштер көмегімен жиналады.
Жиырма сегіз 1 мм қалыңдығы 1 мм пст-МҰҚ, анықтамада сипатталған дизайнға сәйкес 4-баған, 7 бетінше параллель табақша құрастырылды.14. PST-MLC жолдары арасындағы сұйықтық алшақтық - 0,75 мм.Бұған PST MLC жиектерінің айналасында екі жақты таспаның жолақтарын қосу арқылы қол жеткізіледі.PST MLC электродтармен байланыста болатын күміс эпоксиялық көпірмен бірге электрлік қосылады.Осыдан кейін электр желілеріне қосылу үшін электродтар терминалдарының әр жағына күміс эпоксидті шайырмен желімделген.Соңында, бүкіл құрылымды полиолфин шлангісіне салыңыз.Соңғысы сұйық түтікке жабыстырылады, олар дұрыс тығыздауды қамтамасыз етеді.Соңында, 0,25 мм қалың k-типті термопараттар PST-MLC құрылымының әр ұшына кіреді және шығыс сұйықтықтың температурасын бақылау үшін жасалды.Мұны істеу үшін шланг алдымен перфорациялануы керек.Термопарлын орнатқаннан кейін, кормопара шланг пен тығыздағышты қалпына келтіру үшін сымдар арасында бірдей желімді қолданыңыз.
Сегіз бөлек прототиптер салынды, оның төртеуі 5 баған және 8 жолмен параллель тақталар түрінде бөлінген, ал қалған төртеуі әрқайсысы 15 1 мм-ге ие болды.3 бағанда × 5 қатардағы параллель параллельдің құрылымында.Пайдаланылған PST MLC-тің жалпы саны 220 (қалыңдығы 160 0,5 мм және 60 PST MLC қалыңдығы 1 мм) болды.Біз осы екі бөлімге harv2_160 және harv2_60 деп атаймыз.Harv2_160 прототипіндегі сұйықтық алшақтық екі екі жақты дақылдардан тұрады, қалыңдығы 0,25 мм, қалыңдығы 0,25 мм, олардың арасында қалыңдығы.Harv2_60 прототипі үшін біз бірдей процедураны қайталадық, бірақ қалың сымды 0,38 мм.Симметрия үшін, Harv2_160 және Harv2_60 үшін өздерінің сұйық тізбектері, сорғылар, клапандар және суық жағы бар (қосымша нота).Екі прога бірлігі жылу резервуарымен бөлісіңіз, 3 литр контейнер (30 см x 20 см х 5 см) айналмалы магниттері бар екі ыстық тақтайшамен бөлісіңіз.Барлық сегіз жеке прототиптер параллельді түрде электрмен қосылған.Harv2_160 және Harv2_60 бөлімшелері бір уақытта Olson Циклінде жұмыс істейді, нәтижесінде 11.2 Дж.
Қалыңдығы 0,5 мм.Шағын мөлшеріне байланысты прототип ыстық немесе суық резервуар клапанының қасында орналастырылған, цикл уақыттарын азайтады.
PST MLC-де тұрақты электр өрісі жылу беру саласына тұрақты кернеуді қолдану арқылы қолданылады.Нәтижесінде теріс жылу тогы пайда болады және энергия сақталады.PST MLC қыздырғаннан кейін өріс алынды (v = 0), алайда сақталған қуат көзге арналған есептегішке қайтарылады, бұл жиналған энергияның тағы бір үлесіне сәйкес келеді.Соңында, V = 0 қолданылған кернеуі бар, MLC Psts бастапқы температураға дейін салқындатылады, осылайша цикл қайтадан басталуы мүмкін.Бұл кезеңде энергия жиналмайды.Біз Олсен циклін KEithley 2410 Sourcemeter-ді пайдаланып, PST MLC-ді кернеу көзінен зарядтап, ағымдағы сәйкестендіру көзінен зарядтадық және ағымдағы сәйкестікті тиісті мәнге орнатамыз, осылайша тиісті энергия есептеулерінде зарядтау кезеңінде жеткілікті нүктелер жиналды.
Стирлинг циклдерінде PST MLC-де кернеу көзінің режимінде (бастапқы кернеу VI> 0), зарядтау қадамы шамамен 1 секундты алады, сондықтан зарядтау қадамы шамамен 1 с (және жеткілікті мөлшерде балл жиналады) энергия) және салқын температура. Стирлинг циклдерінде PST MLC-де кернеу көзінің режимінде (бастапқы кернеу VI> 0), зарядтау қадамы шамамен 1 секундты алады, сондықтан зарядтау қадамы шамамен 1 с (және жеткілікті мөлшерде балл жиналады) энергия) және салқын температура. В циклах Стивлер > 0), желім, желлатливом Токе, Така что этап занимает занимает занимает Около 1 с (и набирается достық колчество Точек для для нажного ра СЧЕТА ЭНЕРГИЯ) және Холодная тепаратура. STirling PST MLC циклдерінде олар электр өрісінің бастапқы мәнінде (бастапқы кернеу VI> 0), зарядтау сатысы шамамен 1 с (және жеткілікті сан) кернеу көзі режимінде зарядталды Ұпайлар сенімді энергияны есептеу үшін жиналады) және салқын температура..能量) 和 低温. Магистрлік циклде PST MLC кернеу көзіндегі электр өрісінің (алғашқы кернеуі VI> 0) ақы алынады, кернеу көзінің ағымдық режимінде зарядтау ағымы 1 секундқа алынады (және бізге шамамен 1 секунд жиналады) сенімді есептеңіз (энергия) және төмен температура. В цикле стирлинга PST MLC Заряжается в режиме источника НАПРяЖения с наопряжения с начярниям значением Элаческого Поля (начальное напряжение VI> 0 Требуемый бақа Податиливости таков, что этап занят Около 1 с (и ан набирается достық количное колчество Точек, чтобы нажино Расчитать Энергию) и н ини-н . Стирлинг циклінде PST MLC кернеу көзі режимінде электр өрісінің бастапқы мәні (алғашқы кернеу VI> 0) зарядталған (бастапқы кернеу VI> 0), сәйкестік кезеңі - зарядтау сатысы шамамен 1 с (және жеткілікті сан) болады энергияны сенімді есептеу үшін ұпай жиналады) және төмен температура .PST MLC қызып кетпес бұрын, тізбекті i = 0 ma сәйкестендіру арқылы ашыңыз (біздің өлшеу көзіміздің ең төменгі сәйкестігіміз 10 на).Нәтижесінде MJK PST-де заряд қалады және үлгі қызған сайын кернеу жоғарылайды.ВС иінінде энергия жиналмайды, себебі I = 0 мА.Жоғары температураға жеткеннен кейін, MLT FT-дағы кернеу (кейбір жағдайларда 30 реттен көп) артады, қосымша 7.2-суретті қараңыз), MLK FT зарядталған (V = 0), және электр энергиясы оларда сақталады олар бастапқы заряд ретінде болғандықтан.Дәл осындай ағымдағы хат-хабарлар метрлік ақпарат көзіне қайтарылады.Кернеу пайда болуына байланысты, сақталған энергия циклдің басында берілгеннен жоғары.Демек, энергия жылуды электр қуатына айналдыру арқылы алынады.
Біз PST MLC-ге қолданылатын кернеу мен токты бақылау үшін Keithley 2410 SourceMeter қолдандық.Тиісті қуат KEithley's Counce есептегішінің кернеуі мен токын интеграциялау арқылы есептеледі, \ (e = {\ int} _ {0} ^ {0} ^ \ tau} {\ tau} {i} _ ({\ rm {tal)} \} \ left(t\ right){V}_{{\rm{meas}}}(t)\), мұндағы τ - период периоды.Біздің энергетикалық қисықымызда жағымды энергия құндылықтары біз MLC PST-ге беретін энергияны білдіреді, ал теріс құндылықтар біз олардан алынатын энергияны, сондықтан алған энергияны білдіреді.Берілген жинау циклі үшін салыстырмалы қуат жиналған энергияны бүкіл циклдің τ кезеңіне бөлу арқылы анықталады.
Барлық деректер негізгі мәтінде немесе қосымша ақпаратта берілген.Хаттар мен материалдарға сұраныстар осы мақалада берілген AT немесе ED деректерінің көзіне жіберілу керек.
Андо Джуниор, OH, Maran, ALO & Henao, NC Энергия жинауға арналған термоэлектрлік микрогенераторлардың дамуы мен қолданылуына шолу. Андо Джуниор, OH, Maran, ALO & Henao, NC Энергия жинауға арналған термоэлектрлік микрогенераторлардың дамуы мен қолданылуына шолу.Андо Джуниор, Огайо, Маран, ALO және Henao, NC Энергия жинау үшін термоэлектрлік микрогенераторларды әзірлеу және қолдану туралы шолу. Андо Кіші, О, Маран, Alo & Henao, NC 回顾 用 于 能量 能量 收集 的 热电 热电 微型 微型 热电 和 应用 应用 应用 应用 应用 应用. Андо Кіші, О, Маран, Ало және Хено, ҰКАндо Кіші, Огайо, Огай, Маран, Ало және Хено, ҰК, термоэлектрлік микроэнераторлардың энергия жинауға және қолданылуын қарастыруда.түйіндеме.қолдау көрсету.Энергия Аян 91, 376-393 (2018).
Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Фотоэлектрлік материалдар: қазіргі тиімділік және болашақ қиындықтар. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Фотоэлектрлік материалдар: қазіргі тиімділік және болашақ қиындықтар.Polman, A., Knight, M., Garnett, EK, Ehrler, B. and Sinke, VK Photovoltaic материалдар: ағымдағы өнімділік және болашақ қиындықтар. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC 光伏材料：目前的效率和未来的挑战。 Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Күн материалдары: ағымдағы тиімділік және болашақ қиындықтар.Polman, A., Knight, M., Garnett, EK, Ehrler, B. and Sinke, VK Photovoltaic материалдар: ағымдағы өнімділік және болашақ қиындықтар.Science 352, Aad4424 (2016).
Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Өздігінен жұмыс істейтін бір уақытта температура мен қысымды анықтау үшін біріктірілген пиро-пьезоэлектрлік әсер. Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Өздігінен жұмыс істейтін бір мезгілде температура мен қысымды анықтау үшін конъюнкт пиро-пьезоэлектрлік әсер.Ән, Жао Р., Ван З.Л және Ян Ю.Температура мен қысымды бір уақытта автономды өлшеуге арналған біріктірілген пиропезоэлектрлік эффект. Сонг, К., Чжао, Р., Ван, ЗЛ және Ян, Ю. 用于自供电同时温度和压力传感的联合热压电效应。 Ән, Жао, Жао, Р., Ванг, З.Л және Ян, Ю-тің температурасы мен қысымымен бір уақытта өзін-өзі күтегені үшін.Ән, Жао Р., Ван З.Л және Ян Ю.Кездейсоқ термопиезоэлектрлік эффект Температураны және қысымды бір уақытта өлшеу үшін.Алға.Alma Mater 31, 1902831 (2019).
Sebald, G., Pruvost, S. & Guyamar, D. Эриксон пироэлектрлік циклдер негізінде, релаксондық ферроэлектрлік циклдер негізінде энергия жинау. Sebald, G., Pruvost, S. & Guyamar, D. Эриксон пироэлектрлік циклдер негізінде, релаксондық ферроэлектрлік циклдер негізінде энергия жинау.Себальд Г., Prauvost S. және Guyomar D. релаксиялық ферроэлектрлік керамикадағы пироэлектрлік эрикссон циклдарына негізделген энергия жинау.Себальд Г., Prauvost S. және гайомар Д. Эриксон пироэлектрлік велосипедіне негізделген релаксиялық ферроэлектрлік керамикада энергия жинау.Smart Alma Mater.құрылым.17, 15012 (2007).
Альпай, СП, мантия, Дж, тролиер-Маккинстри, С., Чжан, С. & Whatmore, & Whatmore, & Whatmore, & Whate-& RWORE, Қатты мемлекеттік электротермиялық энергияны өзара байланыстыру үшін электрокаликалық және пироэлектрлік материалдар. Альпай, СП, мантия, Дж, тролиер-Маккинстри, С., Чжан, С. & Whatmore, & Whatmore, & Whatmore, & Whate-& RWORE, Қатты мемлекеттік электротермиялық энергияны өзара байланыстыру үшін электрокаликалық және пироэлектрлік материалдар. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Электрокалорические және пироэлектрические материалы следующего поколения взаимного преобразования твердотельной электротермической энергия. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Қатты күйдегі электротермиялық энергияны өзара түрлендіруге арналған келесі буын электрокалориялық және пироэлектрлік материалдар. Альпай, СП, мантия, Дж., тролиер-Маккинстри, S., Чжан, Q. & Whatmore, RW Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Электрокалорические және пироэлектрические материалы следующего поколения взаимного преобразования твердотельной электротермической энергия. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Қатты күйдегі электротермиялық энергияны өзара түрлендіруге арналған келесі буын электрокалориялық және пироэлектрлік материалдар.Ханым бұқа.39, 1099-1109 (2014).
Чжан, К., Ванг, Ю., Ванг, З.Л. және Ян, y. Стандартты және пироэлектрлік наногенераторлардың жұмысын сандық анықтауға арналған еңбегі. Чжан, К., Ванг, Ю., Ванг, З.Л. және Ян, y. Стандартты және пироэлектрлік наногенераторлардың жұмысын сандық анықтауға арналған еңбегі.Чжан, К., Ванг, Ю., Ван, З.Л. және Ян, Ю.Пироэлектрогенераторлардың жұмысын сандық және сапалы балл. Чжан, К., Ванг, Ю., Ванг, З.Л. және Ян, y. y. y 热释电纳米 热释电纳米 发电机 的 的 标准 标准 的 的 标准 标准 标准 标准 标准 标准 的的. Чжан, К., Ванг, Ю., Ванг, З.Л. және Ян, Ю.Чжан, К., Ванг, Ю., Ван, З.Л. және Ян, Ю.Пироэлектрогенератордың жұмысын сандық бағалау үшін критерийлер және тиімділік шаралары.Nano Energy 55, 534-540 (2019).
Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Өрістің вариациясы арқылы шынайы регенерациясы бар қорғасын скандий танталатындағы электрокалориялық салқындату циклдері. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Өрістің вариациясы арқылы шынайы регенерациясы бар қорғасын скандий танталатындағы электрокалориялық салқындату циклдері.Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. and Mathur, ND. Өрісті модификациялау арқылы шынайы регенерациямен қорғасын-скандий танталатында электрокалориялық салқындату циклдары. Clssley, S., NAIR, B., Whatmore, RW, MOYA, MOYA, X. & Mathur, ND 钽酸钪铅 的 电热 冷却 循环, 通过 的 电热 冷却 的 再生. Clssley, S., NAIR, B., Whatmore, RW, MOYA, MOYA, X. Mathur, ND.Tantalum 酸钪 钪 钪 钪 钪钪钪钪 钪钪钪钪 电求 电求 的 电池 水水水水 水水水水 水水水水 水气水 在 电影 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在 在电影.Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. and Mathur, ND. Өрісті өзгерту арқылы шынайы регенерацияға арналған скандий-қорғасын танталатының электротермиялық салқындату циклі.Физика X 9, 41002 (2019).
Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, Ferroic фазалық ауысуларының жанындағы калориялы материалдар. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, Ferroic фазалық ауысуларының жанындағы калориялы материалдар.Моя, X., Кар-Нараян, С. және Матри, Ферроидтық фазалық ауысулардың жанындағы калориялы материалдар. Моя, X., Кар-Нараян, S. & Mathur, ND 铁质 相变 附近 的 材料. Моя, X., Қар-Нараян, S. & Mathur, қара металлургияның жанындағы термиялық материалдар.Моя, X., Кар-Нараян, S. және Mathur, S. және Mathur, темір фазалық ауысулар маңындағы термиялық материалдар.Nat.Alma Mater 13, 439-450 (2014).
Моя, X. және Mathur, салқындату және жылытуға арналған калориялы материалдар. Моя, X. және Mathur, салқындату және жылытуға арналған калориялы материалдар.Моя, X. және салқындату және жылытуға арналған Nd-дің термиялық материалдар. Moya, X. және Mathur, ND 用 于 冷却 和 加热 的 的 材料 材料 热量 的 的 材料 材料 材料 材料 材料 材料 材料 材料. Моя, X. және салқындату және жылытуға арналған термиялық материалдар.Мойла X. және салқындату және жылытуға арналған Mathur Nd жылу материалдары.Ғылым 370, 797-803 (2020).
Торелло, А. және Дефай, E. Электрокалориялық салқындатқыштар: шолу. Торелло, А. және Дефай, E. Электрокалориялық салқындатқыштар: шолу.Торелло, А. және Дефай, Э. Электрокалориялық салқындатқыштар: шолу. Торелло, А. және Дефай, Э. 电热冷却器：评论。 Торелло, А. және Дефай, Э. 电热冷却器：评论。Торелло, А. және Дефай, Е. Электротермиялық салқындатқыштар: шолу.Озат.Электрондық.Alma Mater.8. 2101031 (2022).
Nuchokgwe, Y. және al.Жоғары реттелген скандий-скандий-қорғасындағы электрокалориялық материалдың орасан зор энергия тиімділігі.Ұлттық байланыс.12, 3298 (2021).
NAIR, B. және Al.Оксидті көп қабатты конденсаторлардың электротермиялық әсері кең температуралық диапазоннан үлкен.Табиғат 575, 468–472 (2019 ж.).
Торелло, А. және Al.Электротермиялық регенераторлардағы үлкен температура диапазоны.Ғылым 370, 125-129 (2020).
Ванг, Е.Т.Жоғары өнімді қатты күйдегі электротермиялық салқындату жүйесі.Ғылым 370, 129–133 (2020).
Менг, Ю.Т.Үлкен температураны көтеруге арналған каскадты электротермиялық салқындату құрылғысы.Ұлттық энергиясы 5, 996-1002 (2020).
Olsen, RB & Brown, DD Жылуды электр энергиясына байланысты пироэлектрлік өлшемдерге жоғары тиімділікпен тікелей түрлендіру. Olsen, RB & Brown, DD Жылуды электр энергиясына байланысты пироэлектрлік өлшемдерге жоғары тиімділікпен тікелей түрлендіру.Olsen, RB және Brown, DD Пироэлектрлік өлшемдермен байланысты жылуды электр энергиясына жоғары тиімді тікелей түрлендіру. Olsen, RB & Brown, DD 高效直接将热量转换为电能相关的热释电测量。 Олсен, РБ және Браун, DDОльсен, РБ және Қоңыр, DD электр қуатын тиімді тікелей түрлендіру.Темірэлектр 40, 17–27 (1982).
Пандья, S. және Al.Жұқа релаксиялық ферроэлектрлік фильмдердегі энергетикалық және қуат тығыздығы.Ұлттық Алма-матер.https://doi.org/10.1038/S41563-018-0059-005-005-005-00 (2018).
Smith, AN & Hanrahan, BM Каскадты пироэлектрлік түрлендіру: ферроэлектрлік фазалық ауысуды және электрлік шығындарды оңтайландыру. Smith, AN & Hanrahan, BM Каскадты пироэлектрлік түрлендіру: ферроэлектрлік фазалық ауысуды және электрлік шығындарды оңтайландыру.Смит, А.Н. және Ханрахан, Б.М. Каскадты пироэлектрлік түрлендіру: ферроэлектрлік фазалық ауысу және электрлік шығындарды оңтайландыру. Smith, AN & Hanrahan, BM 级联热释电转换：优化铁电相变和电损耗。 Смит, Анраханан, BMСмит, Анраханан, BM каскадты пироэлектрлік конверсия: ферроэлектрлік фазалық ауысулар мен электр шығындарын оңтайландыру.J. Қолдану.физика.128, 24103 (2020).
Hoch, Sr жылу энергиясын электр қуатына айналдыру үшін ферроэлектрлік материалдарды пайдалану.Процесс.IEEE 51, 838–845 (1963).
Олсен, РБ, Бруно, Да, Бриско, Бриско, JM & Dullea, J. Cascaded Pyrolected PiroEleCtral Energy Converter. Олсен, РБ, Бруно, Да, Бриско, Бриско, JM & Dullea, J. Cascaded Pyrolected PiroEleCtral Energy Converter.Олсен, РБ, Бруно, Д.А, Бриско, Бриско, Дж.М және Дуллиа, J. ​​Cascade PiroElectric Power Conserter. Олсен, РБ, Бруно, Да, Бриско, Дж.М және Дуллеа, Дж. 级联热 释电 能量 转换器. Олсен, РБ, Бруно, Да, Бриско, Дж.М және Дуллеа, Дж. 级联热 释电 能量 转换器.Олсен, РБ, Бруно, Д.А, Бриско, Бриско, Дж.М және Дуллиа, Дж. Каскадталған пироэлектрлік түрлендіргіштер.Темірэлектр 59, 205–219 (1984).
Шебанов, Л. & Борман, Қ., қорғасын-скандий тантыдағы Қатты ерітінділер жоғары электроциокаликалық әсері бар қатты шешімдер. Шебанов, Л. & Борман, Қ., қорғасын-скандий тантыдағы Қатты ерітінділер жоғары электроциокаликалық әсері бар қатты шешімдер.Шебанов Л. және Борман К. жоғары электроциокаликалық әсері бар қорғасын-скандий-тенталаттың қатты шешімдері туралы. Шебанов, Л. және Борман, К. 关于 具有 高电热 效应 的 钪铅 钪铅 钪铅 钪铅 钪铅 钪铅 钪铅 钪铅 溶体 溶体 溶体 溶体 溶体 溶体 溶体. Шебанов, Л. және Борман, К.Шебанов Л. және Борман К. жоғары электроцальды эффектпен Scandium қорғасын-скандиум қатты шешімдері.Темірэлектр 127, 143–148 (1992).
Н. Бурусава, Ю. Иноу және К. Хонда, К. Хонда оларға көмек көрсету үшін олардың көмегі үшін алғыс айтамыз.Pl, yn, ya, ya, ya, ya, jl, gl, gl, vk, vk, vk, vk, vk, g және ded Люксембург ұлттық зерттеу қорының (FNR) C17 / MS / 11703691 / defay, massena pridide / 15/10935404 / defay- Siebentritt, Thermodimat C20 / MS / 14718071 / Defay және Cridges2021 / MS / 16282302 / Cecoha / Defay.
Материалдарды зерттеу және технологиялар бөлімі, Люксембург Техника институты (тізім), Белвоир, Люксембург