Понуда одрживих извора електричне енергије један је од најважнијих изазова овог века. Истраживачка подручја у материјалима за бебрење енергије произилазе из ове мотивације, укључујући термоелектрични 1, фотонаполниик2 и термофотоволтаицс3. Иако нам недостају материјали и уређаји који су способни да бебамо енергију у распону у Јоуле, пироелектрични материјали који могу претворити електричну енергију у периодичне промене температуре, сматрају се сензори4 и берачари енергије5,6,7. Овде смо развили макроскопски комбајн за термичку енергију у облику вишеслојног кондензатора направљеног од 42 грама овластиног конопца, производећи 11,2 ј електричне енергије по термодинамичком циклусу. Сваки пироелектрични модул може да створи густину електричне енергије до 4,43 Ј ЦМ-3 по циклусу. Такође показујемо да су два таквих модула тежине 0,3 г довољна да континуирано напајају аутономне енергије са уграђеним микроконтролерима и сензорима температуре. Коначно, показујемо да за температурни опсег од 10 К, ови вишеслојни кондензатори могу достићи 40% ефикасности у неку негу. Ова својства су последица (1) Промјена фероелектране за високу ефикасност, (2) ниско цурење струје за спречавање губитака и (3) напон високог квара. Ове макроскопске, скалабилне и ефикасне комбајне за напајање пироелектрана преносе термоелектрична производња електричне енергије.
У поређењу са просторној температури градијент потребан за термоелектране, берба енергије термоелектрана захтева температуру током времена. То значи термодинамички циклус који је најбоље описан од стране ентропије (С) -Температуре (Т) дијаграма. Слика 1а приказује типична стамство нелинеарног материјала за нелинеарну пироелектрицу која показује прелазак фероелектране-параелектричне фазе у теренском преносу у олошком одању (ПСТ). Плави и зелени одељци циклуса на Ст Диаграму одговарају претвореној електричној енергији у Олсон циклусу (два изотермална и два изопола одељења). Овде разматрамо два циклуса са истим променом електричног поља (на терену и искључено) и промена температуре ΔТ, иако са различитим почетним температурама. Зелени циклус се не налази у региону фазне транзиције и на тај начин има много мањи простор од плавог циклуса који се налази у региону транзиције фазе. У Ст Диаграму, то је веће подручје, већа је прикупљена енергија. Стога, фазна транзиција мора прикупити више енергије. Потреба за великим подручјем Бициклизам у НЛП-у је врло слична потребама електроотермалних апликација9, 10, 11, 12 где су ПСТ вишеслојни кондензатори (МЛЦС) и ПВДФ-у теполимери нису показали одличне реверсе перформансе. Статус перформанси хлађења у циклусу 13,14,15,16. Стога смо идентификовали ПСТ МЛЦ-ове интересне за жетву топлотне енергије. Ови узорци су у потпуности описани у поступцима и окарактерисани у допунским напоменама 1 (скенирање електронске микроскопије), 2 (рендгенски дифракција) и 3 (калориметрија).
А, скица ентропије -Теппературе (т) плаца са електричним пољем на и искључено наноси се на НЛП материјале који приказују фазну прелазе. Два циклуса за сакупљање енергије приказана су у две различите температурне зоне. Плави и зелени циклуси се јављају изнутра и изван фазне транзиције, односно и завршавају у веома различитим регионима површине. Б, два ПСТ МЛЦ униполарне прстенове, дебљине 1 мм, мерено између 0 и 155 кВ ЦМ-1 на 20 ° Ц и 90 ° Ц, односно одговарајуће Олсен циклусе. Писма АБЦД односе се на различите државе у Олсон циклусу. АБ: МЛЦ-ови су напуњени до 155 кВ ЦМ-1 на 20 ° Ц. БЦ: МЛЦ је одржаван на 155 кВ ЦМ-1 и температура је постављена на 90 ° Ц. ЦД: Отпуштања МЛЦ на 90 ° Ц. ДА: МЛЦ охлађен на 20 ° Ц у нултом пољу. Плаво подручје одговара улазној моћи потребне за покретање циклуса. Наранџасти простор је енергија која се прикупља у једном циклусу. Ц, горња плоча, напон (црна) и струја (црвена) насупрот времену, праћене током истог Олсон циклуса као б. Два уметка представљају појачање напона и струје у кључним тачкама у циклусу. На доњем панелу жуте и зелене криве представљају одговарајућу температуру и енергетску кривуље, респективно, за 1 мм дебљину МЛЦ. Енергија се израчунава из тренутних и напонских кривина на горњој плочи. Негативна енергија одговара прикупљеној енергији. Кораци који одговарају великим словима у четири фигуре су исти као у Олсон циклусу. Циклус АБ'ЦД одговара циклусу Стирлинг (додатна напомена 7).
где су Е и Д електрично поље и поље за електросирање, респективно. НД се може индиректно добити са декората (Сл. 1б) или директно започињем термодинамичком циклусом. Најкорисније методе описали су Олсен у свом пионирском раду на прикупљању пироелектричне енергије 1980-их17.
На Сл. 1б приказује два монополске делиће од 1 мм дебљине пст-млц узорака на 20 ° Ц и 90 ° Ц, односно преко распона од 0 до 155 кВ ЦМ-1 (600 В). Ова два циклуса могу се користити за индиректно израчунавање енергије коју је Олсон прикупио приказан на слици 1а. У ствари, циклус Олсена састоји се од два ИСОФИЕЛД ФРАНЦХЕС (овде, нулте поља у ГР-у ГРАНС-у и 155 кВ ЦМ-1 у БЦ филијалу) и две изотермалне гране (овде, 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° С и 20 ° Ц у огранку ЦД-а) енергија прикупљена током циклуса одговара наранџастим и плавим регионима (ЕДД интеграл). Прикупљена енергија НД је разлика између улазне и излазне енергије, тј. Само наранџасто подручје на Сл. 1б. Овај посебан Олсон циклус даје НД енергетску густину од 1,78 Ј ЦМ-3. Циклус Стирлинг је алтернатива Олсон циклусу (додатна белешка 7). Будући да је константна фаза напуњености (отворени круг) лакше постићи, густина енергије екстрахована са Сл. 1Б (циклус АБ'ЦД) достиже 1,25 Ј ЦМ-3. Ово је само 70% онога што се Олсон циклус може прикупити, али једноставна опрема за жетву то ради.
Поред тога, директно смо измерили енергију прикупљену током Олсон циклуса напајањем ПСТ МЛЦ-а користећи фазу контроле температуре линка и изворног метра (метода). Слика 1Ц на врху и у одговарајућем увјети показују струју (црвену) и напон (црни) сакупљени на истом првеном ПСТ МЛЦ-у на истом 1 мм што се дешава пролази кроз исти Олсон циклус. Струја и напон омогућавају израчунавање прикупљене енергије, а криве су приказане на Сл. 1Ц, Дно (зелено) и температура (жути) у целом циклусу. Сложе АБЦД представљају исти Олсон циклус на слици 1. МЛЦ пуњење се догађа током АБ ноге и врши се на ниској струји (200 μА), тако да се шумара правилно може правилно контролисати пуњење. Последица ове константне почетне струје је да крива напона (црна крива) није линеарна због нелинеарног потенцијалног поља помака Д ПСТ (Сл. 1Ц, топ Инсет). На крају пуњења, 30 мЈ електричне енергије се чува у МЛЦ (тачка б). МЛЦ се затим загрева и негативна струја (и самим тим негативна струја) се производи док напон остаје на 600 В. Након 40 с, када је температура достигла висораван од 90 ° Ц, иако је узорак корака произведен у кругу електричне снаге 35 МЈ током овог ИСОФИЕЛ-а (други инсет). Напон на МЛЦ-у (БРАНЦХ ЦД) је тада смањен, што резултира додатних 60 мЈ електричног рада. Укупна излазна енергија је 95 мЈ. Прикупљена енергија је разлика између улазне и излазне енергије, која даје 95 - 30 = 65 мЈ. То одговара густини енергије од 1,84 Ј ЦМ-3, што је врло близу НД екстраховљеном из делинга. Одобљивост овог Олсон циклуса је опсежно тестирана (додатна белешка 4). Постољним све већим напоном и температурама, постигли смо 4,43 Ј ЦМ-3 користећи Олсен циклусе у ПСТ МЛЦ на 0,5 мм преко температурне опсеге од 750 В (195 кВ ЦМ-1) и 175 ° Ц (додатна белешка 5). Ово је четири пута веће од најбољих перформанси пријављених у литератури за Директне Олсон циклусе и добијени су на танким филмовима ПБ (МГ, НБ) О3-ПБТИО3 (ПМН-ПТ) (1.06 Ј ЦМ-3) 18 (цм .Супплементарни табели 1 за више вредности у литератури). Ова представа је постигнуто захваљујући врло ниској струји цурења ових МЛЦС-а (<10-7 А на 750 В и 180 ° Ц, погледајте детаље у додатној напомени 6) -А Кључна тачка коју је Смитх ет ал.19-у супротности са материјалима који се користе у ранијим студијама17,20. Ова представа је постигнуто захваљујући врло ниској струји цурења ових МЛЦС-а (<10-7 А на 750 В и 180 ° Ц, погледајте детаље у додатној напомени 6) -А Кључна тачка коју је Смитх ет ал.19-у супротности са материјалима који се користе у ранијим студијама17,20. Ети характеристики били достигну Благодара очень низкому току утечки етих МЛЦ (<10-7 а при 750 в и 180 ° Ц, см. Подробности в дополнительном примечании 6) - Критическиј момент, Упомунутиј Смитом и др. 19 - В отличие от К материалам, использованним в более ранних истраживања17,20. Ове карактеристике су постигнуте због врло ниске струје цурења ових МЛЦС-а (<10-7 А на 750 В и 180 ° Ц, погледајте додатну белешку 6 за детаље) - критична тачка коју је спомио Смитх и др. 19 - За разлику од материјала који се користе у ранијим студијама17,20.由于这些 МЛЦ 的泄漏电流非常低 (在 750 В 和 180 ° Ц 时 <10-7 А, 请参见补充说明 6 中的详细信息) - Смитх 等人 19 提到的关键点 - 相比之下, 已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料 17,20.由于 这些 МЛЦ 的 泄漏 泄漏 (在 在 750 В 和 180 ° Ц 时 <10-7 А, 参见 参见 补充 6 中 详细 信息))))) - 等 人 19 提到 关键 关键 点 相比之下 已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料 已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料 17.20. Поскольку ток утечки етих МЛЦ Очень низкиј (<10-7 а при 750 В и 180 ° Ц, см. Подробности в дополнительном примечании 6) - клучевој момент, упомунутиј Смитом и др. 19 - за сравнение, били достигнути ети характеристики. Пошто је струја цурења ових МЛЦС-а врло ниска (<10-7 А на 750 В и 180 ° Ц, погледајте додатну белешку 6 За детаље) - Кључна тачка коју је поменуо Смитх и др. 19 - За поређење, ови наступи су постигнути.на материјале који се користе у ранијим студијама 17,20.
Исти услови (600 В, 20-90 ° Ц) примењени на циклус стријела (додатна белешка 7). Као што се очекивало од резултата ДЕ циклуса, принос је био 41.0 мј. Једна од најупечатљивијих карактеристика Стирлинг циклуса је њихова способност да појачају почетни напон кроз термоелектрани. Посматрали смо појачање напона до 39 (од почетног напона од 15 В до крајњег напона до 590 В, погледајте додатну свуку. 7.2).
Друга карактеристика ових МЛЦС-а је да су они макроскопски објекти били довољно велики да прикупљају енергију у домету Јоуле. Стога смо конструисали комбајн за прототипе (Харв1) који користи 28 млц ПСТ 1 мм дебљине, након исте дизајна плоче који је описао Торелло ет ал.14, у 7 × 4 матрици, као што је приказано на Сл. Комичној диелектричној течности у развоју, расељена је перисталтичка пумпа у којима је температура течности стална (метода). Прикупите до 3,1 Ј користећи Олсон циклус описан на Сл. 2а, изотермални региони на 10 ° Ц и 125 ° Ц и ИСОФИЕЛД РЕГИОНИ на 0 и 750 В (195 кВ ЦМ-1). То одговара густини енергије од 3,14 Ј ЦМ-3. Помоћу овог комбината мерења су узета у различитим условима (Сл. 2б). Имајте на уму да је 1,8 Ј добијено преко температурне опсеге од 80 ° Ц и напон од 600 В (155 кВ ЦМ-1). То је у добром договору са претходно поменутим 65 мЈ за 1 мм дебљину ПСТ МЛЦ под истим условима (28 × 65 = 1820 мЈ).
А, експериментално постављање састављеног прототипа Харв1 на бази 28 млц ПСТС-а од 1 мм дебљине (4 реда × 7 колоне) који се ради на Олсон циклусима. За сваки од четири корака циклуса температура и напон обезбеђују се у прототипу. Рачунар покреће перисталтичку пумпу која циркулише диелектричну течност између хладних и врућих резервоара, два вентила и извора напајања. Рачунар такође користи термопорове за прикупљање података о напону и струји испорученој на прототип и температуру комбинације са напајања. Б, Енергија (боја) коју прикупи нашим 4 × 7 МЛЦ прототипа насупрот температурном опсегу (Кс-ос) и напон (И-ос) у различитим експериментима.
Већа верзија комбајна (ХАРВ2) са 60 ПСТ МЛЦ 1 мм дебљине и 160 пст млц дебљине 0,5 мм (41.7 г активни пироелектрични материјал) дао је 11.2 Ј (додатна белешка 8). 1984. године Олсен је направио енергетски комбајн на бази 317 г једињења ТИН-ДОПЕД ПБ (ЗР, ТИ) О3 способна да генерише 6.23 ј електричне енергије на температури од око 150 ° Ц (Реф. 21). За овај комбинат, то је једина друга вредност доступна у распону у Јоулеу. Има пре само половину вредности које смо постигли и скоро седам пута од квалитета. То значи да је густина енергије Харв2 је 13 пута већа.
Период циклуса Харв1 је 57 секунди. Ово је произвело 54 мВ снаге са 4 реда од 7 колона од м м м МЛЦ дебљине 1 мм. Да бисте га додали корак даље, саградили смо трећи комбајни (Харв3) са ПСТ МЛЦ МЛЦ-ом од 0,5 мм на Харрт1 и Харв (Харвл). Мјерили смо време термиклизације од 12,5 секунди. То одговара времену циклуса 25 с (допунски Сл. 9). Прикупљена енергија (47 мЈ) даје електричну снагу од 1,95 МВ по МЛЦ-у, што заузврат омогућава нам да замислимо да Харв2 производи 0,55 В (приближно 1,95 мВ × 280 пст мЛЦ 0,5 мм дебљине). Поред тога, симулирали смо пренос топлоте користећи симулацију коначних елемената (цомсол, допунски напомена 10 и допунским табелама 2-4) што одговара експериментима Харв1. Моделирање коначних елемената омогућило је предвидјети трошкове снаге готово редоследом веће (430 МВ) за исти број ПСТ колона ставањем мЛЦ на 0,2 мм, користећи воду као расхладну траку и обнављајући матрицу на 7 редова. × 4 колоне (поред тога, било је 960 МВ када је резервоар био поред комбајна, допунске Сл. 10б).
Да бисте демонстрирали корисност овог колекционара, на самосталној демонстрацији са самосталним демонстрантом који се састоји од само два 0,5 мм дебљине ПСТ МЛЦ-а као сакупљача топлоте, високоположног прекидача, нисконапонски прекидач са складишним кондензатором, ДЦ / ДЦ Цонвертер-ом, ДЦ / ДЦ Цонвертер, ДЦ / ДЦ Цонвертер, ДЦ / ДЦ Цонвертер, ДЦ / ДЦ Цонвертер, ДЦ / ДЦ Цонвертер. Круг захтева да се кондензатор за складиштење у почетку наплаћује на 9В, а затим се покреће аутономно, док се температура две МЛЦ-ове креће од -5 ° Ц до 85 ° Ц, овде у циклусима 160 с (неколико циклуса је приказано у додатној напомени). Изузетно, две МЛЦ-ове вагање само 0,3 г могу аутономно да контролишу овај велики систем. Још једна занимљива карактеристика је да је претварач ниског напона способан да се претвори 400В на 10-15В са 79% ефикасношћу (додатна белешка 11 и допунска слика 11.3).
Коначно, оценили смо ефикасност ових МЛЦ модула у претварању топлотне енергије у електричну енергију. Фактор квалитета у ефикасности је дефинисано као омјер густине прикупљене електричне енергије и на густину испоручене топлотне КИН (додатна белешка 12):
Слике 3а, б Покажите ефикасност и пропорционалну ефикасност ЕЛСЕН циклуса, респективно, као функција температурне опсеге А 0,5 мм дебљине ПСТ МЛЦ-а. Оба скупа података дају се за електрични поље од 195 кВ ЦМ-1. Ефикасност \ (\ тхис \) достиже 1,43%, што је еквивалентно 18% ηр. Међутим, за температурни опсег од 10 К са 25 ° Ц до 35 ° Ц, достиже вредности вредности до 40% (плава крива на слици 3б). Ово је двоструко више познате вредности за НЛП материјале снимљене у ПМН-ПТ филмовима (ηр = 19%) у температурном опсегу од 10 К и 300 кВ ЦМ-1 (Реф. 18). Температура испод 10 К нису сматране да је топлотна хистереза ​​ПСТ МЛЦ-а између 5 и 8 К. Препознавање позитивног ефекта фазних прелаза на ефикасност је критично. У ствари, оптималне вредности η и ηР скоро су добијене на почетној температури Ти = 25 ° Ц на Сл. 3а, б. То је због преласка блиске фазе када се не нанесе поље и температура цурие-а ТЦ је око 20 ° Ц у овим МЛЦС-у (додатна белешка 13).
А, Б, ефикасност и пропорционална ефикасност Олсон циклуса (а) \ ({\ ета} _ {{\ рм {р}}} = \ рм {царнот} _ {{\ рм {царнот} _ {{\ рм {Царнот} _ {{\ рм {царнот} _ {{\ рм {царнот} _ {{\ рм {царнот} _ {{\ рм {царнот} _ {{\ рм {царнот} _ {{\ рм {царнот} _ {{\ рм {царнот}}. Интервал ΔСПАН.
Ово последње посматрање има две важне импликације: (1) Свака ефикасна бициклизам мора почети на температурама изнад ТЦ за прелаз фазе изазване на терену (од параелектрике до фероелектране; (2) Ови материјали су ефикаснији у покретним временима близу ТЦ-а. Иако су у нашим експериментима велике скале приказане, ограничени температурни опсег не дозвољава нам да постигнемо велике апсолутне ефикасности због ограничења Царнот (\ (\ делта Т / Т \)). Међутим, одлична ефикасност коју су ови ПСТ МЛЦ показали оправдава Олсена када спомиње да "идеална класа 20 регенеративна термоелектрана која ради на температурама између 50 ° Ц и 250 ° Ц може имати ефикасност од 30%" 17. Да би се постигли ове вредности и тестирали концепт, било би корисно користити допед ПСТ-ове са различитим ТЦС-ом, како је проучавао Шебанов и Борман. Показали су да ТЦ у ПСТ може варирати од 3 ° Ц (СБ Допинг) до 33 ° Ц (ТИ Допинг) 22. Стога смо хипотезирали да би се следећа генерација пироелектрана за регенератори на бази на допед ПСТ МЛЦ-овима или другим материјалима са снажним преносом прве фазе наруџбе могу да се такмиче са најбољим комбајни за напајање.
У овој студији смо истражили МЛЦ-ове направљене од ПСТ-а. Ови уређаји се састоје од низа ПТ и ПСТ електрода, при чему је неколико капацитора повезано паралелно. ПСТ је изабран јер је то одличан материјал ЕЦ и самим тим потенцијално одличан НЛП материјал. Излаже оштро прелазак фероелектричне параелектричне фазе првог реда око 20 ° Ц, што указује да су њене ентропијске промене сличне онима приказаним на Сл. 1. Слични МЛЦ-ови су у потпуности описани за ЕЦ13,14 уређаје. У овој студији користили смо 10,4 × 7.2 × 1 мм³ и 10,4 × 7.2 × 0,5 мм м мм. МЛЦ-ови са дебљином од 1 мм и 0,5 мм направљени су од 19 и 9 слојева ПСТ са дебљином од 38,6 μм, респективно. У оба случаја, унутрашњи ПСТ слој је постављен између 2.05 ума дебеле електроде дебеле платине. Дизајн ових МЛЦС претпоставља да је 55% ПСТ-ова активно, што одговара делу електрода (додатна белешка 1). Подручје активне електроде је било 48,7 мм2 (додатна табела 5). МЛЦ ПСТ је припремљен методом реакција и ливења у фази. Детаљи о припреми процеса описани су у претходном члану14. Једна од разлика између ПСТ МЛЦ-а и претходног члана је редослед Б-веб локација, што у ПСТ у великој мјери утиче на перформансе ЕК у ПСТ-у. Редослед Б-веб локација ПСТ МЛЦ је 0,75 (додатна белешка 2) добијена синтером на 1400 ° Ц, а затим стотине сати дугог жарења на 1000 ° Ц. За више информација о ПСТ МЛЦ-у погледајте Додатне напомене 1-3 и додатна табела 5.
Главни концепт ове студије заснован је на Олсон циклусу (Сл. 1). За такав циклус потребан нам је вруће и хладно резервоар и напајање способно да надгледамо и контролише напон и струја у различитим МЛЦ модулима. Ови директни циклуси су користили две различите конфигурације, наиме (1) ЛИНКАМ МОДУЛЕ ГРИЈАЊЕ И ХЛАДЊАКУ МЛЦ-а повезан са Кеитхлеијем 2410 извором напајања и (2) три прототипова (Харв1, Харв и Харв3) паралелно са истом изворном енергијом. У последњем случају, диелектрична течност (силиконско уље вискозитетом од 5 цп на 25 ° Ц, купљено од Сигме Алдрицх) коришћен је за размену топлоте између два резервоара (вруће и хладне) и МЛЦ. Термички резервоар састоји се од стаклене посуде испуњене диелектричном течношћу и постављена на врх термичке плоче. Хладно складиштење састоји се од водене купељ са течним цевима које садрже диелектричну течност у великој пластичној посуди испуњеној водом и ледом. Два тросмерна прскања (купљена флуидијским флуидима) постављена су на сваком крају комбинације да правилно пребацују течност из једног резервоара у другу (Слика 2а). Да би се осигурала термичка равнотежа између ПСТ-МЛЦ пакета и расхладне течности, период циклуса је продужен до улаза и излазних термопорових (што је могуће ближе ПСТ-МЛЦ пакету) показао је исту температуру. Питхон скрипта управља и синхронизује све инструменте (изворни мерачи, пумпе, вентили и термопорове), тј. Петла за расхладну течношћу почиње возити кроз ПСТ стакање након што се изворни мерач загреје тако да се загреју на жељеном примјењеном напону за дат Олсон циклус.
Алтернативно, потврдили смо ова директна мерења прикупљене енергије са индиректним методама. Ове индиректне методе заснивају се на електричном расељавању (Д) - електрично поље (е) поље поља прикупљене на различитим температурама и израчунавањем подручја између две рупе, може се тачно проценити колико енергије се може прикупити, као што је приказано на слици. на слици 2 .1б. Ове петље се такође прикупљају помоћу метара Кеитхлеи извора.
Двадесет осам од 1 мм дебљине ПСТ МЛЦ-а окупило се у 4-години, 7-колони паралелна структура плоче према дизајну описаном у референци. 14. Течни јаз између редова ПСТ МЛЦ је 0,75 мм. То се постиже додавањем трака двостране траке као течне размаке око ивица ПСТ МЛЦ-а. ПСТ МЛЦ је електрично повезан паралелно са сребрним епоксидним мостом у контакту са водичима електрода. Након тога жице су залепљене са сребрним епоксидним смолом са сваке стране електрода терминала за повезивање са напајањем. На крају, убаците целу структуру у црево полиолефина. Потоњи је залепљен на течној цеви да би се осигурало правилно заптивање. Коначно, 0,25 мм ТХЕРМОЦОУПЛЕОРИ ГЛАЗНИЦА ГЛАВИХ ГЛАВНИХ ГРАДИО У СВАКИ КРАЈ ПСТ-МЛЦ структуре за надгледање улазних и излазних течних температура. Да бисте то учинили, црево мора прво да буде перфорирано. Након инсталирања термоелектране, нанесите исти лепљење као и пре између црева за термоелементе и жице да бисте вратили печат.
Изграђено је осам одвојених прототипа, од којих је четири имала МЛЦ ПСТС дебљине од 40 0,5 мм дистрибуираних као паралелне плоче са 5 колона и 8 редова, а преостала четири су 15 мм м мЛЦ ПСТ-ови. У 3-колони × 5-реда паралелне структуре плоче. Укупан број коришћених ПСТ МЛЦС-а је 220 (дебљине 160 0,5 мм и дебљине 60 пст мм мм). Називамо ове две подничеве Харрт2_160 и Харв2_60. Течни јаз у прототипу Харв2_160 састоји се од две двостране траке дебљине 0,25 мм дебљином жицом дебљине 0,25 мм између њих. За прототипа ХАРТХ2_60 поновили смо исти поступак, али користи се дебљине 0,38 мм дебљине. За симетрија, Харв2_160 и Харв2_60 имају своје флуидне кругове, пумпе, вентиле и хладну страну (додатна белешка 8). Две Харв2 јединице деле резервоар за топлоту, контејнер од 3 литре (30 цм к 20 цм к 5 цм) на две топле плоче са ротирајућим магнетима. Свих осам појединачних прототипа електрично је повезано паралелно. ХАРТ2_160 и ХАРТ2_60 подјединице раде истовремено у Олсон циклусу што је резултирало енергетском жетвом 11.2 Ј.
ПСТ МЛЦ ставите 0,5 мм у полиолефинско црево са двостраном траком и жицом са обе стране да креирате простор за течност да течност проведе. Због мале величине, прототип је стављен поред врућег или хладног резервоара, минимизирајући време циклуса.
У ПСТ МЛЦ-у се наноси константно електрично поље примењујући константно напон у гријање. Као резултат тога, генерише се негативна топлотна струја и похрањена је енергија. Након грејања ПСТ МЛЦ-а, поље је уклоњено (В = 0), а енергија која се чува у њему враћа се натраг у шалтер извора, што одговара још једном доприносу прикупљене енергије. Коначно, са напоном В = 0 примењеним, МЛЦ ПСТС се охлади на почетну температуру тако да циклус може поново почети. У овој фази енергија се не прикупља. Водили смо Олсен циклус користећи КЕИТХЕИ 2410 шумара, пуњење ПСТ МЛЦ-а из извора напона и постављајући тренутну мечу са одговарајућом вриједношћу тако да је довољно прикупљено током фазе пуњења за поуздане енергетске калкулације.
У циклусима Стирлинг-а, ПСТ МЛЦ-ови су оптужени у режиму извора напона на почетној вредности електричног поља (почетни напон ВИ> 0), жељену струју усаглашености тако да корак на пуњењу траје око 1 с (и довољно је поена окупљено за поуздано израчунавање енергије) и хладне температуре. У циклусима Стирлинг-а, ПСТ МЛЦ-ови су оптужени у режиму извора напона на почетној вредности електричног поља (почетни напон ВИ> 0), жељену струју усаглашености тако да корак на пуњењу траје око 1 с (и довољно је поена окупљено за поуздано израчунавање енергије) и хладне температуре. В циглах стирлинга ПСТ МЛЦ Заражались в режиме Источние напражениа при начетно значении Електрического поља (началое напражение ВИ> 0), желаемом податливом токе, так что етап зарадки Занимает около 1 с (и набираетса достаточное количество точек дла надежного расчета енергија) и холоднаа температура. У циклусима Стирлинг ПСТ МЛЦ-а, они су оптужени у режиму извора напона на почетној вредности електричног поља (почетни напон ВИ> 0), жељени тренутак приноса, тако да фаза пуњења траје око 1 с (и довољан број бодова прикупља се за поуздано израчунавање енергије) и хладну температуру.在斯特林循环中, ПСТ МЛЦ 在电压源模式下以初始电场值 (初始电压 ВИ> 0) 充电, 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 1 秒 (并且收集了足够的点以可靠地计算能量) 和低温. У главном циклусу, ПСТ МЛЦ се наплаћује на почетној вредности електричног поља (почетни напон ВИ> 0) у режиму извора напона, тако да је потребна струја усаглашености траје око 1 секунду за корак пуњења (и прикупили смо довољно бодова да поуздано израчунамо довољно температуре. В цикле Стиллинга ПСТ МЛЦ Заражаетса в режиме источное напражениа с началим значением електрического поља (началое напражение ВИ> 0), требуемиј ток податливости таквов, что етап Зарадки занимает около 1 с (и набираетса достаточное количество точек, что надежно рассчитать енергиу) и низкие температури. У циклусу Стирлинг-а, ПСТ МЛЦ се терети у режиму извора напона са почетном вриједношћу електричног поља (почетни напон ВИ> 0), потребна струја усаглашености је таква да фаза пуњења траје око 1 с (и довољан број бодова се прикупља да поуздано израчунава енергију) и ниске температуре.Пре него што се ПСТ МЛЦ загрева, отворите круг применом одговарајуће струје И = 0 мА (минимална струја у одговарајуће мере може да поднесе 10 на) 10 на). Као резултат тога, оптужба остаје у ПСТ МЈК, а напон се повећава како се узорак загрева. Ниједна енергија није сакупљена у руци БЦ јер сам = 0 мА. Након достизања високе температуре, напон у МЛТ ФТ повећава (у неким случајевима више од 30 пута види додатну слику 7.2), МЛК ФТ је испражњено (В = 0), а у њима се у њима исто као и почетна набоја. Иста тренутно преписка се враћа на извор бројила. Због повећања напона, сачувана енергија на високој температури је већа од онога што је обезбеђено на почетку циклуса. Сходно томе, енергија се добија претварањем топлоте у електричну енергију.
Користили смо КЕИТХЕИ 2410 соурцеметер да надгледам напон и струју која се наноси на ПСТ МЛЦ. Одговарајућа енергија се израчунава интегрисањем производа напона и струје очитане путем КЕИТХЕИ-овог изворног мерача, \ (е = {\ инт} _ {и} _ ({\ рм {рм) {в} _ {\ рм {мјери}} (т) \ рм {мјери}} где је τ На нашој енергетској кривини, позитивне енергетске вредности значе енергију коју морамо дати МЛЦ ПСТ, а негативне вредности значе енергију коју извлачимо из њих и стога је енергија примљена. Релативна снага за дат циклус прикупљања одређује се поделом прикупљене енергије у периоду τ целог циклуса.
Сви подаци су представљени у главном тексту или у додатним информацијама. Писма и захтеви за материјале треба да буду усмерени на извор података или ЕД-а који се пружају у овом чланку.
Андо Јуниор, Ох, Маран, Ало & Хенао, НЦ преглед развоја и примене термоелектрана микрогенератора за бербу енергије. Андо Јуниор, Ох, Маран, Ало & Хенао, НЦ преглед развоја и примене термоелектрана микрогенератора за бербу енергије.Андо Јуниор, Охио, Маран, Ало и Хенао, НЦ Преглед развоја и примене термоелектрана микрогенератора за бербу енергије. Андо Јуниор, Ох, Маран, Ало & Хенао, НЦ 回顾用于能量收集的热电微型发电机的开发和应用. Андо Јуниор, Ох, Маран, Ало & Хенао, НЦАндо Јуниор, Охио, Маран, Ало и Хенао, НЦ разматрају развој и примену термоелектрана микрогенератора за бербу енергије.Настави. Подршка. Енергија Рев. 91, 376-393 (2018).
Полман, А., Книгхт, М., Гарнетт, ЕЦ, Ехрлер, Б. и Синке, ВЦ фотонаполни материјали: садашње ефикасности и будући изазови. Полман, А., Книгхт, М., Гарнетт, ЕЦ, Ехрлер, Б. и Синке, ВЦ фотонаполни материјали: садашње ефикасности и будући изазови.Полман, А., Книгхт, М., Гарнетт, ЕК, Ехрлер, Б. и Синке, ВК Фотонолтаични материјали: Тренутни перформанси и будући изазови. Полман, А., Книгхт, М., Гарнетт, ЕЦ, Ехрлер, Б. & Синке, ВЦ 光伏材料: 目前的效率和未来的挑战. Полман, А., Книгхт, М., Гарнетт, ЕЦ, Ехрлер, Б. и Синке, ВЦ соларни материјали: Тренутна ефикасност и будући изазови.Полман, А., Книгхт, М., Гарнетт, ЕК, Ехрлер, Б. и Синке, ВК Фотонолтаични материјали: Тренутни перформанси и будући изазови.Наука 352, ААД4424 (2016).
Сонг, К., Зхао, Р., Ванг, Зл & Ианг, И. Синцут Пиро-пиезоелектрични ефекат за самоукренуте истовремено и осетљиве на притисак. Сонг, К., Зхао, Р., Ванг, Зл & Ианг, И. Цоњунцт Пиро-пиезоелектрични ефекат за самоукренуте симултане температуре и осећај притиска.Сонг К., Зхао Р., Ванг Зл и Иан Иу. Комбиновани пиропиезоелектрични ефекат за аутономно истовремено мерење температуре и притиска. Сонг, К., Зхао, Р., Ванг, ЗЛ & Ианг, И. 用于自供电同时温度和压力传感的联合热压电效应. Сонг, К., Зхао, Р., Ванг, Зл & Ианг, И. За само-укључивање истовремено као температура и притисак.Сонг К., Зхао Р., Ванг Зл и Иан Иу. Комбиновани термопиезоелектрични ефекат за аутономно истовремено мерење температуре и притиска.Напред. Алма Матер 31, 1902831 (2019).
Себалд, Г., Прувост, С. & Гуимар, Д. Берба енергије заснована на Ерицссон Пироелектричним циклусима у опуларним фероелектричним керамиком. Себалд, Г., Прувост, С. & Гуимар, Д. Берба енергије заснована на Ерицссон Пироелектричним циклусима у опуларним фероелектричним керамиком.Себалд Г., провост С. и Гуимар Д. Берба енергије заснована на пироелектричним циклусима Ерицссон-а у релевантној фелоелектричној керамици.Себалд Г., провост С. и Гуимар Д. Берба енергије у опуларној фероелектричној керамици заснована на Ерицссон пироелектричном бициклизму. Смарт Алма Матер. Структура. 17, 15012 (2007).
Алпаи, Сп, Мантесе, Ј., Тролиер-Мцкинстри, С., Зханг, К. и Вхатморе, РВ Електроколорични и пироелектрични материјали за солидну електротермалну енергију енергије. Алпаи, Сп, Мантесе, Ј., Тролиер-Мцкинстри, С., Зханг, К. и Вхатморе, РВ Електроколорични и пироелектрични материјали за солидну електротермалну енергију енергије. Алпаи, Сп, Мантесе, Ј., Тролиер-МцКинстри, С., Зханг, А. и Вхатморе, РВ Електрокалорические и пироелектрические материали Следуусего Поколениа дла взаимного преобразованиа Твердотельној Електротермическој енергии. Алпаи, Сп, Мантесе, Ј., Тролиер-Мцкинстри, С., Зханг, К. и Вхатсморе, РВ Електроколорични и пироелектрични материјали за солидну државну електротермалну међусобну међусобну конверзију. Алпаи, Сп, Мантесе, Ј., Тролиер-Мцкинстри, С., Зханг, Т. и Вхатморе, РВ 用于固态电热能相互转换的下一代电热和热释电材料. Алпаи, Сп, Мантесе, Ј., Тролиер-Мцкинстри, С., Зханг, Т. и Вхатморе, РВ Алпаи, Сп, Мантесе, Ј., Тролиер-МцКинстри, С., Зханг, А. и Вхатморе, РВ Електрокалорические и пироелектрические материали Следуусего Поколениа дла взаимного преобразованиа Твердотельној Електротермическој енергии. Алпаи, Сп, Мантесе, Ј., Тролиер-Мцкинстри, С., Зханг, К. и Вхатсморе, РВ Електроколорични и пироелектрични материјали за солидну државну електротермалну међусобну међусобну конверзију.Лади Булл. 39, 1099-1109 (2014).
Зханг, К., Ванг, И., Ванг, ЗЛ & Ианг, И. Стандард и фигури за борбу за квантификацију перформанси пироелектричних наногенератора. Зханг, К., Ванг, И., Ванг, ЗЛ & Ианг, И. Стандард и фигури за борбу за квантификацију перформанси пироелектричних наногенератора.Зханг, К., Ванг, И., Ванг, ЗЛ и Ианг, Иу. Стандардни и квалитет резултат за квантификацију перформанси пироелектрана наногенератора. Зханг, К., Ванг, И., Ванг, ЗЛ & Ианг, И. 用于量化热释电纳米发电机性能的标准和品质因数. Зханг, К., Ванг, И., Ванг, ЗЛ & Ианг, И.Зханг, К., Ванг, И., Ванг, ЗЛ и Ианг, Иу. Критеријуми и мере перформанси за квантификацију перформанси пироелектране наногенератора.Нано Енерги 55, 534-540 (2019).
Цросслеи, С., Наир, Б., Вхатморе, РВ, Моиа, Кс. & Матхур, Електроколорични циклуси хлађења у олошком скандијуму танталета са истинском регенерацијом путем варијације поља. Цросслеи, С., Наир, Б., Вхатморе, РВ, Моиа, Кс. & Матхур, Електроколорични циклуси хлађења у олошком скандијуму танталета са истинском регенерацијом путем варијације поља.Цросслеи, С., Наир, Б., Ватморе, РВ, Моиа, Кс. И Матхур, НД Електроколорични циклуси хлађења у оговарачу у оговарачу са истинском регенерацијом помоћу модификације поља. Цросслеи, С., Наир, Б., Вхатморе, РВ, Моиа, Кс. & Матхур, НД 钽酸钪铅的电热冷却循环, 通过场变化实现真正的再生. Цросслеи, С., Наир, Б., Вхатморе, РВ, Моиа, Кс. & Матхур, НД. Танталум 酸钪钪钪钪钪钪钪钪电求的电池水水水水水气水在电影在在线电影.Цросслеи, С., Наир, Б., Ватморе, РВ, Моиа, Кс. И Матхур, и електротермални хладни циклус скандиум-оловног преноса за истинску регенерацију путем преношења поља.Физика Рев. Кс 9, 41002 (2019).
Моиа, Кс., Кар-Нараиан, С. & Матхур, НД калорични материјали у близини прелаза фероика. Моиа, Кс., Кар-Нараиан, С. & Матхур, НД калорични материјали у близини прелаза фероика.Моиа, Кс., Кар-Нараиан, С. и Матхур, НД калорични материјали у близини прелаза фероидних фаза. МОИА, Кс., Кар-Нараиан, С. & Матхур, НД 铁质相变附近的热量材料. МОИА, Кс., Кар-Нараиан, С. & Матхур, НД топлотни материјали у близини обојене металургије.МОИА, Кс., Кар-Нараиан, С. и Матхур, НД топлотни материјали у близини гвоздених фаза.Нат. Алма Матер 13, 439-450 (2014).
МОИА, Кс. & Матхур, НД калорични материјали за хлађење и грејање. МОИА, Кс. & Матхур, НД калорични материјали за хлађење и грејање.МОИА, Кс. И Матхур, НД топлотни материјали за хлађење и грејање. МОИА, Кс. & Матхур, НД 用于冷却和加热的热量材料. МОИА, Кс. & Матхур, НД топлотни материјали за хлађење и грејање.Моиа Кс. И Матхур НД топлотни материјали за хлађење и грејање.Наука 370, 797-803 (2020).
Торелло, А. & Дефаи, Е. Електрокалорични хладњаци: Преглед. Торелло, А. & Дефаи, Е. Електрокалорични хладњаци: Преглед.Торелло, А. и Дефаи, Е. Електроколорични хладњаци: Преглед. Торелло, А. & Дефаи, Е. 电热冷却器: 评论. Торелло, А. & Дефаи, Е. 电热冷却器: 评论.Торелло, А. и Дефаи, Е. Електротермални хладњаци: Преглед.Напредно. Електрон. Алма Матер. 8 2101031 (2022).
Нуцхокгве, И. и др. Огромна енергетска ефикасност електроколошког материјала у веома нарученом скандијуму скандијуму. Национална комуникација. 12, 3298 (2021).
Наир, Б. ет ал. Електротермни ефекат вишеслојних капацитета оксида је велик изнад широког температурног опсега. Природа 575, 468-472 (2019).
Торелло, А. ет ал. Огромна температура у електротермалним регенераторима. Наука 370, 125-129 (2020).
Ванг, И. Ет ал. Систем хладног хлађења високих перформанси високих перформанси. Наука 370, 129-133 (2020).
Менг, И. ет ал. Цасцаде Електротермни уређај за хлађење за велики пораст температуре. Национална енергија 5, 996-1002 (2020).
Олсен, РБ и Бровн, ДД Хигх Еффициеинци Директна конверзија топлоте у електрично енергетско-привредно мерење. Олсен, РБ и Браун, ДД Директна претворба топлоте до електричне енергетске игрице.Олсен, РБ и Бровн, ДД високо ефикасна директна конверзија топлоте у електричну енергију повезану са пироелектранским мерењима. Олсен, РБ и Бровн, дд 高效直接将热量转换为电能相关的热释电测量. Олсен, РБ и Бровн, ДДОлсен, РБ и Бровн, ДД ефикасна директна претворба топлоте у струју која је повезана са пироелектранским мерењима.Фероелектрицс 40, 17-27 (1982).
Пандиа, С. и др. Густина енергије и снаге у танким релеванчким фероелектричним филмовима. Натионал Алма Матер. хттпс: //дои.орг/10.1038/С41563-018-0059-8 (2018).
Смитх, Ан & Ханрахан, БМ Цасцадед Пироелектрична конверзија: Оптимизација прелаза и електричних губитака фероелектране. Смитх, Ан & Ханрахан, БМ Цасцадед Пироелектрична конверзија: Оптимизација прелаза и електричних губитака фероелектране.Смитх, Ан и Ханрахан, БМ Цасцадед Пироелектрична конверзија: Фроелектрична фаза транзиција и оптимизација електричне губитке. Смитх, Ан & Ханрахан, БМ 级联热释电转换: 优化铁电相变和电损耗. Смитх, Ан & Ханрахан, БМСмитх, Ан и Ханрахан, БМ Цасцадед Пироелектрична конверзија: Оптимизација прелаза фероелектрана и електричних губитака.Ј. Апликација. Физика. 128, 24103 (2020).
Хоцх, ср, употреба фероелектричних материја да претвори топлотну енергију у електричну енергију. Процес. ИЕЕЕ 51, 838-845 (1963).
Олсен, РБ, Бруно, Да, Брисцое, ЈМ и Дуллеа, Ј. Цасцадед Пироелектрични претварач енергије. Олсен, РБ, Бруно, Да, Брисцое, ЈМ и Дуллеа, Ј. Цасцадед Пироелектрични претварач енергије.Олсен, РБ, Бруно, Да, Брисцое, ЈМ и Дуллеа, Ј. Цасцаде Пироелектрични претварач. Олсен, РБ, Бруно, Да, Брисцое, ЈМ и Дуллеа, Ј. 级联热释电能量转换器. Олсен, РБ, Бруно, Да, Брисцое, ЈМ и Дуллеа, Ј. 级联热释电能量转换器.Олсен, РБ, Бруно, Да, Брисцое, ЈМ и Дуллеа, Ј. Цасцадед Петвертерски претварачи на пироелектрани.Фероелектрицс 59, 205-219 (1984).
Шебанов, Л. & Борман, К. на оговарачама ометајућа чврста решења са високим електрокалорским ефектом. Шебанов, Л. & Борман, К. на оговарачама ометајућа чврста решења са високим електрокалорским ефектом.Шебанов Л. и Борман К. на чврстим решењима оговарачаног танталата са високим електрокалорским ефектом. Шебанов, Л. & Борман, К. 关于具有高电热效应的钪铅钪固溶体. Схебанов, Л. & Борман, К.Шебанов Л. и Борман К. на Снага са скандиум-отелијумским решењима са високим електрокалорским ефектом.Фероелектрицс 127, 143-148 (1992).
Захваљујемо Н. Фусава, И. Иноуе и К. Хонди за њихову помоћ у стварању МЛЦ-а. Пл, у ин, аа, Јл, уп, вк, об и ед захваљујући националној основи луксембуршког истраживања (ФНР) за подршку овом раду путем ЦамелХеат Ц17 / МС / 11703691 / Дефаи, массена понос / 15/10935404 / дефаи-сиебентрит, термодимат ц20 / мс / 14718071 / дефаи и Бридгес2021 / МС / 16282302 / Цецоха / Дефаи.
Одељење за истраживање и технологија материјала, Луксембуршки институт за технологију (листа), Белвоир, Луксембург