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初以来20th世纪,我们一直处在能源危机和环境负担,全球变暖最关心的和有限的能源资源。热电陶瓷越来越研究的潜在用途能源发电机和热电收获。
热电材料
热电材料浪费热能转化为电能。热电装置的性能取决于材料的类型及其热稳定性在升高的温度下。
他们需要高导电性、导热系数低,而且必须保持温度梯度。他们表现出强烈的热电效应或方便的形式。
的热电效应指的是一种现象:
- 温差导致电势,被称为“塞贝克效应”。
- 一个温差电势导致,称为珀尔帖效应。
目前用于热电系统冷却和加热在利基应用程序中,热电材料也被研究作为一种再生发电余热。
热电陶瓷是能量转换的关键技术如热电发电机;大部分的模块包括氧化和泡沫材料的钙氧化物和钙钐钴锰氧化物。开放的多孔泡沫结构意味着,他们有很大的表面积,可以增加自己和热之间的身体接触媒体,使其高效的电力发电机。其结构还使高效的热电模块的设计废热源包括气体和液体介质。
热电收获
热电收获也是另一个热门研究课题。近年来已经有兴趣增加新的应用程序通过热电发电的收获,这一趋势与整体市场将继续对热电能源矿车预计到2022年将达到750美元。研究正在寻找方法来优化氧化陶瓷让他们充分发挥其节能潜力。
当前的重点是开发高温p型和n型陶瓷氧化物热电材料,这将增加其导电性通过掺杂和降低热导率通过引入结构孔隙度。
热电热回收技术可以帮助减少运营成本通过提高能源效率和效率。然而,当前热电材料的问题是,他们不运作有效的温度大约300°C -或者是他们太昂贵。理想情况下,能量需要捕获700°C到1000°C,但在这些温度,材料或系统开始分解。
能源市场收获通过热电陶瓷包括汽车废热回收、消费和工业应用,军事和航天应用。
热电收获的重要性
美国环境保护署(EPA)估计,只有15%的燃料能源利用移动车辆或运行有用的配件像空调;大约75%的能源生产高峰燃烧是迷失在排气和发动机冷却液的热量。许多汽车公司——包括大众、福特、宝马、与美国国家航空航天局——都是开发热电废热回收系统内部导致改善燃油经济性。技术可以帮助降低一个国家的碳排放量,使汽车更有效率,使大部分尚未开发的潜力。
使用者应用程序可能与节能在烹调或加热,而工业应用可以使用产生的废热作为生产过程的一部分,否则会丢失。
军事和航天几十年来一直在支持热电研究和已经利用放射性热电发电机在空间探测和卫星。
技术充分发展时,它可以带来一个重大机会夺回浪费能源生成的高温在工业过程中,和在燃烧的汽车。它预计可以减少燃料消耗美国司机的超过10%,相当于每天210万桶原油。新热电系统采用先进陶瓷材料收获看起来有前途。
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