Kaip ekstruzinės termoelektrinės medžiagos padidina energijos konversijos efektyvumą?

Kas yra ekstruzinės termoelektrinės medžiagos?

„Presuotos termoelektrinės medžiagos“ reiškia puslaidininkius junginius, apdorojamus ekstruzijos būdu – gamybos metodu, kai medžiaga verčiama per štampą, kad susidarytų ištisinės formos, optimizuotos termoelektrinei energijai konvertuoti. Termoelektrinės medžiagos generuoja elektros įtampą iš temperatūros gradientų (Seebeck efektas) ir gali pumpuoti šilumą, kai teka srovė (Peltier efektas). Ekstruzija leidžia gaminti pritaikytas geometrines formas su kontroliuojamomis mikrostruktūromis, gerinant pagaminamumą ir integravimą į įrenginius. Mokslinėse apžvalgose pabrėžiamas apdorojimo vaidmuo termoelektriniam efektyvumui, apibrėžtam pagal nuopelnų skaičiųZT.

Kaip gaminamos ekstruzinės termoelektrinės medžiagos?

Termoelektrikos ekstruzija apima pagrindinius veiksmus:

1. Medžiagos pasirinkimas:Termoelektriniai junginiai, tokie kaip Bi₂Te₃, PbTe ir skutteruditai parenkami pagal darbinės temperatūros diapazoną ir sudėtį.
2. Miltelių paruošimas:Didelio grynumo milteliai sintetinami naudojant kietojo kūno reakcijas, lydymosi ar cheminius būdus.
3. Maišymas ir priedai:Priemaišų pridedama siekiant suderinti elektros / šilumos laidumą.
4. Išspaudimas:Milteliai arba ruošiniai kaitinami ir verčiami per ekstruzijos štampą, kad būtų pagaminti strypai, pelekai ar sudėtingi profiliai.
5. Po apdorojimo:Sukepinimas, atkaitinimas arba karštas presavimas pagerina mikrostruktūrą ir pašalina defektus.

Ekstruzija padeda išlyginti grūdelius, sumažina šilumos laidumą ir išlaiko elektrinius kelius – tai naudinga esant didelėms ZT vertėms. Tokie gamintojai kaipFuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd.pritaikykite pažangią ekstruziją, kad pritaikytumėte termoelektrinius modulius pramoniniams tikslams.

Kodėl verta naudoti išspaustas termoelektrines medžiagas?

Palyginti su biriomis ar liejamomis medžiagomis, ekstruzija siūlo:

• Mastelio keitimas:Ištisiniai profiliai leidžia efektyviai masiškai gaminti.
• Geometrinis valdymas:Štampos formos leidžia sudaryti sudėtingus skerspjūvius optimizuoti šilumos mainus.
• Mikrostruktūros derinimas:Grūdelių orientacija gali padidinti nešiklio mobilumą, o tai yra termoelektrinių savybių raktas.
• Integravimo paprastumas:Presuotos dalys gali būti priderintos prie šilumokaičių ir modulių mazgų.

Šis derinys sumažina gamybos sąnaudas vienam pagamintos termoelektrinės galios vatui – tai iššūkis komercializuojant termoelektrines sistemas.

Kokios savybės lemia našumą?

Šie tarpusavyje susiję parametrai sudaro lygtį:ZT = (S²·σ·T)/κ, pabrėžiant dizaino kompromisus. Išplėstiniai tyrimai tiria nanostruktūrizavimą ekstruziniuose profiliuose, kad būtų galima atsieti šiluminius / elektrinius kelius.

Kas yra pagrindinės programos?

Termoelektrinės medžiagos plačiai naudojamos ten, kur yra daug atliekų šilumos:

• Pramonės atliekinės šilumos regeneravimas:Krosnies ar išmetamosios šilumos pavertimas elektra.
• Automobilių sistemos:Sulaiko variklio kolektoriaus šilumą, kad būtų galima generuoti energiją.
• Aušinimas ir šaldymas:Kietojo kūno aušinimas be judančių dalių – naudojamas elektronikoje ir jutikliuose.
• Erdvėlaivio galia:Radioizotopiniai termoelektriniai generatoriai (RTG) naudoja termoelektrikus giliosios erdvės misijoms.

Ekstruzinės geometrijos leidžia integruoti į aušintuvus ir modulių matricas, maksimaliai padidinant šilumos mainų paviršiaus plotą. Individualizuotos dalys iš tokių gamintojų kaipFuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd.remti pramoninio masto įgyvendinimą.

Kokie yra privalumai ir apribojimai?

Privalumai

• Patvarumas:Kietojo kūno medžiagos be judančių dalių sumažina gedimų dažnį.
• Mastelio keitimas:Ekstruzija palaiko masinę gamybą.
• Dizaino lankstumas:Pritaikytos formos optimaliam šilumos perdavimui.

Apribojimai

• Efektyvumas:Daugeliu režimų termoelektrinės konversijos efektyvumas išlieka mažesnis nei mechaninių turbinų.
• Medžiagos kaina:Didelio našumo junginiuose dažnai yra retų arba brangių elementų.
• Šiluminis stresas:Temperatūros gradientai gali sukelti mechaninį įtempimą.

Kaip laukas vystysis?

Atsirandančios kryptys apima:

1. Didelio našumo medžiagų atradimas:Mašinų mokymasis ir kombinatorinė sintezė ieškant naujų termoelektrikų.
2. Nano inžinerijos būdu sukurti ekstruzijos štampai:Valdymas mikro/nano svarstyklėmis, skirtas fononų sklaidai ir optimizuotam transportavimui.
3. Hibridinės sistemos:Integracija su fotoelektra ir šilumos siurbliais, skirta kelių režimų energijos sprendimams.

Pramonės dalyviai, mokslinių tyrimų konsorciumai ir akademinės laboratorijos ir toliau skatina tiek fundamentalią fiziką, tiek produkcijos gamybą. Dalyvavimas iš tokių įmonių kaipFuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd.demonstruoja komercinį impulsą pritaikytose termoelektrinėse dalyse.

Dažnai užduodami klausimai

Kuo ekstruzinės termoelektrinės medžiagos skiriasi nuo lietinių termoelektrinių medžiagų?
Ekstruduotos medžiagos yra apdorojamos per štampą esant slėgiui ir karščiui, todėl susidaro suderintos mikrostruktūros ir sudėtingi skerspjūviai. Lietos medžiagos atvėsinamos statinėse formose, dažnai su mažiau kontroliuojama grūdelių orientacija. Ekstruzija suteikia dizaino lankstumo ir galimai pagerintą elektronų / fononų elgesį.

Kaip ekstruzija veikia termoelektrinį efektyvumą?
Ekstruzija gali išlyginti grūdelius ir sąsajas, kad sumažintų šilumos laidumą, išlaikant arba pagerinant elektros laidumą, padidinant nuopelnų skaičių (ZT). Kontroliuojami ekstruzijos parametrai pritaiko mikrostruktūrą optimaliam įkrovimui ir šilumos perdavimui.

Kokios medžiagos geriausiai tinka ekstruzinėms termoelektrinėms dalims?
Bismuto teluridas (Bi₂Te₃). Pasirinkimas priklauso nuo darbinės temperatūros ir taikymo reikalavimų.

Kodėl tokios įmonės kaip Fuzhou X-Meritan Technology Co., Ltd. investuoja į ekstruziją?
Ekstrūzija siūlo mastelį ir pritaikymą, leidžiančią gamintojams gaminti pritaikytus termoelektrinius komponentus, skirtus šilumos atgavimui, aušinimo modulius ir hibridines sistemas, atitinkančias pramonės poreikius ir konkurencingus procesus.

Kokie iššūkiai lieka plačiai pritaikyti?
Pagrindinės kliūtys yra pagerinti konversijos efektyvumą, palyginti su mechaninėmis sistemomis, sumažinti medžiagų sąnaudas ir valdyti šiluminį įtampą esant dideliems temperatūros gradientams. Nanostruktūrizavimo ir naujų junginių tyrimais siekiama juos išspręsti.