孟凡凯
,
陈林根
,
孙丰瑞
,
杨博
钢铁
针对中国钢铁工业低温余热回收利用率低的现状,提出一种基于半导体热电发电技术回收高炉冲渣水显热的技术方案,建立了相应的计算模型,分析了冲渣水温度、热电单元长度、热电模块填充系数、换热器流道长度等关键参数与装置性能的关系.结果表明,对于100℃的高炉冲渣水,利用热电发电技术,每米流程可使水温下降约1.5℃,每平方米换热面积可以产生约0.93 kW电能,热效率约为2％,设备成本的回收周期在10年左右.
关键词:
钢铁工业
,
高炉冲渣水
,
余热回收
,
节能
,
热电
,
发电
,
有限时间热力学
ZHU Hong
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.02.10
由于能源短缺与不断增加的能源需求间的矛盾,为保证未来能源的安全性,需要一个多元化的能源组合结构.由于世界上有将近50％的能源输入以废热的方式被浪费掉,应用热电效应将这部分废热有效地转换为电能是一种重要的清洁、可再生能源技术.为了提高热-电转换效率,需要开发出具有高材料优值(ZT)的热电材料.然而,改善热电材料.是一个复杂的多变量优化问题——即降低热导率、增加塞贝克系数和升高电导率.就近年来一些成功提高热电材料ZT值的思路和想法作简要的报道.
关键词:
热电
,
优化设计新思路
,
声子散射
,
能带工程
,
ZT值
,
MRS
成波
,
刘勇
,
刘大博
,
林元华
,
南策文
功能材料
利用放电等离子SPS烧结工艺制备得到Zn、Pr共掺的In2O3多晶陶瓷材料。通过研究材料的热电传输性能和微观结构,发现共掺工艺对SPS烧结的In2O3陶瓷材料的传输性能有着显著的影响,其结构为多孔结构。低浓度共掺的样品在测试温度范围内能够得到较高的电导率（约100S/m）和热电势（约200μV/K）。其中试样In1.92（Pr,Zn）0.08O3的热导率973K最低为2.5W/（m.K）,该样品可获得最高的热电功率因子3.5×10-4 W/（m.K2）,对应其热电优值0.10。其性能表明利用放电等离子SPS烧结工艺制备的In2O3基陶瓷作为n型高温热电材料具有很好的潜力。
关键词:
热电
,
In2O3
,
电学传输
,
热导率
张建
,
秦晓英
,
李地
,
辛红星
,
宋春军
材料科学与工程学报
层状结构TiS_2具有准二维结构,高热电势(室温时S≈250μV/K)和大的热电功率因子,作为热电材料具有很好的开发和应用前景.通过固相反应法,我们分别用原子量大于和小于Ti的原子部分替代Ti位引入替位缺陷(Ni_(Ti)",Al_(Ti)',Mg_(Ti)"),合成了不同元素替代掺杂化合物M_(0.04)Ti_(0.96)S_2(M=Ni,Al,Mg),在5-310K的温度范围内研究了各化合物的电阻率、热导率及热电势率与温度的对应关系.结果表明Ni、Al、Mg三种元素的掺杂均引起了主体材料从金属性到半导体导电性质的转变,且在低温范围内呈现莫特二维变程跳跃电导规律,In σ∝T~(-1/3),表明了TiS_2的二维导电机制.值得注意的是:①Mg、Al的掺杂引起了热电势绝对值的显著增高,特别是Al掺杂的化合物在310K时热电势率为-500μV/K,达到了纯TiS_2的200%;②Ni掺杂也在整个研究温区引起热导率的明显下降,而Mg、Al的掺杂却在整个研究温区引起热导率的明显升高.由于电阻率的增大,Ni、Al的掺杂均没能使得材料的ZT值有所提高,而Mg的掺杂明显地提高了TiS_2的ZT值,在310K其ZT值是纯TiS_2的1.6倍.这表明元素掺杂是提高材料的热电优值的有效途径之一.
关键词:
TiS_2
,
热电
,
电阻率
,
热导率
孙晨曦
,
周丽娜
,
张孝彬
,
赵新兵
,
沈美
材料科学与工程学报
本文采用两步法制备Bi_2Te_3/碳纳米管复合材料.用硝酸溶液对碳纳米管进行超声纯化处理并使其表面活化;采用乙二醇作为溶剂与还原剂、Bi(NO_3)_3和Na_2TeO_3作为前驱体、乙二胺四乙酸(EDTA)作为表面活性剂,以NaOH调节溶液pH值,在200W功率下超声处理90min,得到均匀包覆于碳纳米管表面的中间产物为Bi_xTe_yO_x.用NaBH_4还原以上中间产物得到最终产物.用XRD、TEM、SEM等手段对反应中间及最终产物的形貌与微结构进行了表征.结果表明,Bi_2Te_3纳米颗粒分散连接于碳纳米管表面,所得Bi_2Te_3产物晶粒尺寸为12nm左右.使用表面活性剂和控制反应速率,使Bi_2Te_3非均匀形核被认为是将Bi_2Te_3包覆在碳纳米管表面的关键因素.
关键词:
碳纳米管
,
Bi_2Te_3
,
包覆
,
热电
,
超声
汪慧峰
,
蔡克峰
,
宋莹
,
李晖
,
于德红
材料科学与工程学报
本文采用Sn助熔剂法制备了近似于Yb_(14)MnSb_(11)单晶的单晶团簇,并用X射线衍射、扫描电镜及能谱对其物相和结构进行表征,同时还讨论了单晶团簇的生长机理.从室温到773 K,单晶团簇的电阻率在室温下约为2～3 mohm·cm,且随着温度的增加而逐渐变大;在700 K以上,各试样间电阻率的偏差明显增大.另外,室温时Seebeck系数为45μV/K,并随着温度升高而增大,但温度高于～730 K后Seebeck系数迅速降低.这种Yb_(14)MnSb_(11)单晶团簇的电传输性能在高温时的突变认为是由于其内部夹杂的Sn引起的.
关键词:
津特尔相化合物
,
半导体
,
晶体生长
,
电传输
,
热电
孟凡凯
,
陈林根
,
杨博
,
孙丰瑞
工程热物理学报
针对钢铁工业中的大量烧结烟气余热,提出一种基于热电发电技术的显热回收方案,建立了相应的计算模型,得到了烟气、冷却水、热电单元端点温度沿流动方向的分布特征,分析了烟气温度、烟气换热系数、冷却水换热系数对最优热电单元长度的影响,并分析了热电单元横截面积对电流和电压的影响.结果表明,对于350℃的烧结烟气,每平方米换热面积可以产生约1.47 kW电能,热效率约为4.5％,设备成本的回收周期在4年左右.
关键词:
烧结烟气
,
余热回收
,
热电
,
发电
,
有限时间热力学
邱琳
,
郑兴华
,
岳鹏
,
唐大伟
,
曹丽莉
,
邓元
工程热物理学报
将热电材料制作成纳米柱状薄膜结构是一种理论上能有效降低热导率、从而大幅提升热电优值的搡控手段.但是随之而来的问题是纳米柱状薄膜热导率的精确获取困难,因为常规的热物性测试手段已无法适用于该类表面多孔、厚度为微米量级结构热输运特性的表征.本文提出利用3ω方法可实现Bi2Te3取向纳米柱状薄膜热导率实验表征的测量结构,并且获得了纳米柱状薄膜的热导率和热扩散率值.该方法有望用于微米厚纳米柱状薄膜结构热输运性能的实验评价.
关键词:
碲化铋
,
热电
,
纳米柱状薄膜
,
热导率
