게시 및 게시 날짜 : 2021/04/17

바카라 사이트 주소 Bi는 반세기 이상 동안 열전 전환의 최고 성능을 자랑합니다2te3시스템과 비교할 수있는 새로운 바카라 사이트 주소 개발

-성능과 모듈성을 향상시키기 위해 희귀 한 요소를 감소시킵니다 열전 전환의 확산에 대한 기여에 대한 희망-


요약

  1. NIMS는 N- 타입 MG3SB2소량의 구리 원자가 시스템 바카라 사이트 주소에 첨가되고 고성능 열전기 바카라 사이트 주소에 필요한 열전도율이 감소합니다충전 이동성1)우리는 두 개선을 모두 달성하는 데 성공했습니다 또한, 유사하게 고성능 P- 타입 재료와 함께 BI는 바카라 커뮤니티와 공동으로 열전 모듈을 제작하고 있으며 실온에서 반세기 동안 최고 성능을 기록하고 320 ° C 온도 차이를 유지하고 있습니다2te3시리즈 바카라 사이트 주소와 비슷한 열전 전환 효율 73%를 달성합니다 이 기술은 바카라 사이트 주소 성능으로부터 추정 된 이론적 효율의 약 11%의 추정치를 가질 것으로 예상되며, 주요 구성 요소이므로 드문 요소 TE를 포함하지 않기 때문에 IoT 센서 및 모바일 발전기의 독립적 인 전원 공급원과 같은 광범위한 필드에 적용될 것으로 예상됩니다
  2. 8465_86602te3시스템을 초과하는 바카라 사이트 주소가 개발되지 않았습니다 반면에, bi2te3시스템 바카라 사이트 주소의 주요 구성 요소 TE는 드문 요소이며, 열전 발전의 확산을 방해합니다 따라서 BI2te3시스템을 대체 할 수있는 고성능 열전 바카라 사이트 주소의 개발에 대한 강한 수요가 있습니다
  3. 이 연구 그룹은 MG3SB2우리는 시스템 바카라 사이트 주소에 소량의 구리 원자를 추가하면 두 가지 효과로 열전 성능을 향상 시킨다는 것을 발견했습니다 첫 번째 효과는 원자를 제어하는 소량의 구리 원자가 열 전도를 제어한다는 것입니다포논2)의 속도를 의미합니다 감소 할 수 있고 열전도율을 크게 줄일 수 있습니다 이것은 사용 된 열의 소산을 방지하고 고효율 열전기 생성을 가능하게합니다 두 번째 효과는 입자 경계에 삽입 된 구리 원자가 전자 산란을 억제하여 열전도율이 낮은 다결정 샘플이지만 단결정 바카라 사이트 주소와 비슷한 높은 전기 전도도를 달성한다는 것입니다 이것은 허용합니다Jule Fever3)로 인한 에너지 손실을 줄일 수 있습니다 이 두 효과는 열전 바카라 사이트 주소의 전기 전도성과 열전도율 사이의 트레이드 오프 문제를 해결하여 높은 열전 효율을 달성했습니다
  4. 이 결과는 희귀 한 요소를 사용하는 열전 전기 모듈의 실질적인 사용 및 확산을위한 길을 열어 주며, 에너지 절약이 크게 절약 될뿐만 아니라 사회를 실현하는 데 필요한 수많은 센서 독립 전원 공급원을 위해 열전 모듈의 실질적인 사용에 큰 기여를 할 것으로 예상됩니다 또한, 이번에 발견 된 새로운 포논 산란 효과 및 입자 경계 제어 효과는 다른 열전 바카라 사이트 주소의 성능을 향상시키는 데 사용될 수 있으며, 열전 바카라 사이트 주소의 전반적인 성능에 크게 기여할 것으로 예상된다
  5. 이 연구는 열 에너지 변환 바카라 사이트 주소 그룹의 그룹 리더, 국제 Nanoarchitectonics Research Center, National Nanoarchitectonics Research Center, 국립 바카라 사이트 주소 및 바카라 사이트 주소 연구소, Lee Tetsutora, Energy Conservation Research Division, Advanced Industrial Science and Technology 국립 연구소로 구성된 연구 그룹에 의해 수행되었습니다 이 연구는 또한 National Institute of Science and Technology (JST)의 대규모 프로젝트 유형 기술 테마 "센서의 독립적 인 전원으로 사용될 수있는 혁신적인 열전 전환 기술"(연구 및 개발 담당자 : Mori Takao)의 지원을 받았습니다
  6. 이 연구 결과는입니다Joule2021 년 4 월 16 일 (일본 17 일 11시)에 11시 11시에 잡지에 온라인으로 출판 될 예정입니다

연구 배경

열전 바카라 사이트 주소는Seebeck 효과4)를 사용하여 솔리드 스테이트 장치를 사용하여 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 바카라 사이트 주소입니다 현재 320 ° C 미만의 저온 범위에서 열 에너지의 약 90%가 사용되지 않으며 폐기됩니다 열전 바카라 사이트 주소의 경우 반세기가 넘게 통과되었습니다2te3시스템 바카라 사이트 주소는 압도적 인 챔피언 자료로 사용되었습니다 그러나 BI2te3시스템 바카라 사이트 주소는 계층 구조를 가지고 있으며 잘 처리되지 않았으며 TE는 매우 드문 요소이며 열전 전기 모듈 비용을 줄이기가 어렵 기 때문에 열전 전력 생성을 광범위한 영역에 비해 실제 사용으로 실질적으로 사용하기가 어렵고, 새로운 고성능 열전 바카라 사이트 주소를 개발하려는 강력한 열망을 개발하려는 강력한 열망이있었습니다

 

연구 내용 및 결과

이 연구에서 N- 타입 MG3SB210475_11075 |에서 시스템 바카라 사이트 주소에서 소량의 구리 원자를 추가하여 열전 성능을 증가시키는 두 가지 중요한 효과가 발견되었습니다 첫 번째 요점은 소량의 구리 원자를 원자 격차에 삽입함으로써 열 전파를 제어하는 포논 상태의 밀도의 갭이 채워져서 포논의 전파 속도를 감소시켜 열전도율을 감소 시킨다는 것입니다 열 전도도를 줄임으로써 사용 된 열 흐름의 손실이 감소하여 열전 전환 효율을 증가시킵니다 두 번째 요점은 구리 원자를 입자 경계로 도핑하면 입자 경계의 화학적 조성 및 구조를 제어 할 수 있으며, 열전도율이 낮은 다결정 바카라 사이트 주소에도 불구하고 높은 전하 이동성, 즉 단일 결정 바카라 사이트 주소와 비슷한 높은 전기 전도도를 달성 할 수 있음을 발견했습니다 (그림 1 참조) 이는 Joule 열 발생으로 인한 에너지 손실을 줄입니다 이러한 방식으로 발견 된 새로운 포논 산란 효과 및 입자 경계 제어 효과는이 연구에서 표적화 된 열전 바카라 사이트 주소의 성능 개선을 달성했을뿐만 아니라 (오른쪽의 그림 1 참조) 다른 열전 바카라 사이트 주소의 성능을 향상시키는 데 사용될 수 있으므로 리플 효과가 큰 것으로 예상됩니다 8 쌍의 열전 모듈은 원래 개발 된 바카라 사이트 주소 (일본 바카라 사이트 주소 및 바카라 사이트 주소 연구 연구소에 의해 N- 타입 및 P- 타입에 제출 된 특허)를 사용하여 제조되었으며 (그림 2, 왼쪽 참조), 320 ° C 온도 차이의 저온 범위에서 73%의 높은 열전 전환 효율을 달성하는 데 성공했습니다 (오른쪽 참조) 이것은 bi2te3시리즈 바카라 사이트 주소 성능으로 추정 된 이론적 효율은 약 11%이며 더 많은 효율성을 증가시킬 것으로 예상됩니다 이 기술은 다양한 응용 분야가 예상되는 실온 근처의 저온에서 반세기가 넘는 열전 바카라 사이트 주소 개발 역사상 최초입니다2te3이 바카라 사이트 주소는 시스템 바카라 사이트 주소를 능가 할 가능성이 있으며, 다양한 열전 발전 필드에서 응용 분야에서 새로운 가능성을 열어주는 놀라운 결과입니다

그림 1

그림 1 높은 전하 이동성 (왼쪽) 및 Merit ZT (오른쪽) (■ ●)

그림 2

그림 2 개발 MG3SB2시스템 바카라 사이트 주소 (왼쪽) 및 변환 효율 (오른쪽) ()

 

미래 개발

이 연구에서, 새로운 고성능 원리 이론을 탐구 한 결과, 새로운 고성능 열전제 바카라 사이트 주소를 발견했습니다 바카라 사이트 주소의 높은 잠재력을 입증하기 위해 발전 모듈도 제작되고 비 Bi2te3bi2te3시리즈의 최고 성능 모듈과 비슷한 성능을 달성합니다 이것은 드문 바카라 사이트 주소 TE없이 저렴한 가격으로 광범위한 응용 분야에서 적용 할 수있는 열전 전기 모듈의 실제 적용을 촉진 할 것이며, 절약 에너지 외에도 사회 50을 실현하는 데 필요한 수많은 센서 자체 지원 전원을위한 열전 전기 모듈의 실제 적용에 기여할 것입니다 또한,이 연구에서 발견 된 새로운 원리를 활용함으로써, 우리는 다른 온도 범위에서 사용할 수있는 새로운 고성능 열전 바카라 사이트 주소의 연구 및 개발을 계속 촉진 할 것입니다

 

게시 된 논문

제목 : mg에서 ~ 73%의 초고속 열전 효율의 데모3SB2저온 에너지 수확을위한/mGAGSB 모듈
저자 : Zihang Liu (NIMS), Naoki Sato (NIMS), Weihong Gao (NIMS), Kunio Yubuta (Tohoku Univ), Naoyuki Kawamoto (Nims), Masanori Mitome (Nims), Masanori Kurashima (Nims) Nagase (AIST), Chul-Ho Lee (AIST), Jangho Yi (NIMS), Koichi Tsuchiya (NIMS) 및 Takao Mori (NIMS)
잡지 :Joule
게시 날짜와 시간 : 11:00, 2021 년 4 월 16 일, 미국 동부 시간 (11:00, 일본 시간, 자정)


용어집

1) 충전 이동성
전자 및 구멍의 이동의 용이성을 나타내는 양은 고체의 전기 전도를 담당합니다[참조로 돌아 가기]
2) 포논
고체의 격자를 구성하는 원자의 진동을 정량화하는 준 입자 포논은 열이 전파됩니다 고체 내부 열 전도도를 담당합니다[참조로 돌아 가기]
3) Jule Fever
전류가 고체를 통과 할 때 전기 저항으로 인해 발생하는 열 에너지의 손실[참조로 돌아 가기]
4) Seebeck Effect
물체가 온도 차이를받을 때 온도 차이에 비례하여 전압이 생성되는 현상[참조로 돌아 가기]


연락

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