Η προσφορά βιώσιμων πηγών ηλεκτρικής ενέργειας είναι μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις αυτού του αιώνα. Οι τομείς έρευνας σε υλικά συγκομιδής ενέργειας προέρχονται από αυτό το κίνητρο, συμπεριλαμβανομένων των Thermoelectric1, Photovoltaic2 και ThermoPhotovoltaics3. Παρόλο που δεν έχουμε υλικά και συσκευές ικανές να συγκομιδούν ενέργεια στην περιοχή Joule, τα πυροηλεκτρικά υλικά που μπορούν να μετατρέψουν την ηλεκτρική ενέργεια σε περιοδικές μεταβολές της θερμοκρασίας θεωρούνται αισθητήρες4 και ενεργειακοί συγκομιδείς5,6,7. Εδώ έχουμε αναπτύξει ένα μακροσκοπικό θερμό θερμαινόμενο ενέργεια με τη μορφή ενός πολυστρωματικού πυκνωτή από 42 γραμμάρια μολύβδου σκανδιναβίου, παράγοντας 11,2 J ηλεκτρικής ενέργειας ανά θερμοδυναμικό κύκλο. Κάθε πυροδοτική μονάδα μπορεί να παράγει πυκνότητα ηλεκτρικής ενέργειας έως 4,43 J CM-3 ανά κύκλο. Δείχνουμε επίσης ότι δύο τέτοιες ενότητες που ζυγίζουν 0,3 g είναι αρκετές για να τροφοδοτούν συνεχώς τους αυτόνομους συγκομιδείς ενέργειας με ενσωματωμένους μικροελεγκτές και αισθητήρες θερμοκρασίας. Τέλος, δείχνουμε ότι για ένα εύρος θερμοκρασίας 10 K, αυτοί οι πολυστρωματικοί πυκνωτές μπορούν να φθάσουν στην αποτελεσματικότητα του 40%. Αυτές οι ιδιότητες οφείλονται σε (1) μεταβολή της σιδηροηλεκτρικής φάσης για υψηλή απόδοση, (2) χαμηλής διαρροής ρεύματος για την πρόληψη των ζημιών και (3) την υψηλή τάση διάσπασης. Αυτοί οι μακροσκοπικοί, κλιμακωτές και αποδοτικές συγκομιδές πυροδοτικής ηλεκτρικής ενέργειας επαναπροσδιορίζουν την παραγωγή θερμοηλεκτρικής ενέργειας.
Σε σύγκριση με τη διαβάθμιση της χωρικής θερμοκρασίας που απαιτείται για θερμοηλεκτρικά υλικά, η συγκομιδή ενέργειας των θερμοηλεκτρικών υλικών απαιτεί κύκλους θερμοκρασίας με την πάροδο του χρόνου. Αυτό σημαίνει έναν θερμοδυναμικό κύκλο, ο οποίος περιγράφεται καλύτερα από το διάγραμμα της εντροπίας (S) -Temperature (T). Το Σχήμα 1Α δείχνει ένα τυπικό ST οικόπεδο ενός μη γραμμικού πυροηλεκτρικού (NLP) υλικού που αποδεικνύει μια μετάβαση με σιδηροηλεκτρική φάσης με σιδηροηλεκτρική φάση στο πεδίο (PST). Τα μπλε και τα πράσινα τμήματα του κύκλου στο διάγραμμα ST αντιστοιχούν στην ηλεκτρική ενέργεια που μετατρέπεται στον κύκλο Olson (δύο ισοθερμικά και δύο ισοπόλη τμήματα). Εδώ θεωρούμε δύο κύκλους με την ίδια αλλαγή ηλεκτρικού πεδίου (πεδίο ενεργοποίησης και απενεργοποίησης) και μεταβολή της θερμοκρασίας Δt, αν και με διαφορετικές αρχικές θερμοκρασίες. Ο πράσινος κύκλος δεν βρίσκεται στην περιοχή μετάβασης φάσης και έτσι έχει πολύ μικρότερη περιοχή από τον μπλε κύκλο που βρίσκεται στην περιοχή μετάβασης φάσης. Στο διάγραμμα ST, όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή, τόσο μεγαλύτερη είναι η συλλεγμένη ενέργεια. Ως εκ τούτου, η μετάβαση φάσης πρέπει να συλλέγει περισσότερη ενέργεια. Η ανάγκη για κύκλο μεγάλης περιοχής στο NLP είναι πολύ παρόμοια με την ανάγκη για ηλεκτροθερμικές εφαρμογές9, 10, 11, 12 όπου οι πυκνωτές πολλαπλών στρώσεων PST (MLCs) και τα τεπολυμερή με βάση το PVDF έδειξαν πρόσφατα εξαιρετική αντιστροφή. Κατάσταση απόδοσης ψύξης στον κύκλο 13,14,15,16. Ως εκ τούτου, εντοπίσαμε PST MLC που ενδιαφέρουν για τη συγκομιδή θερμικής ενέργειας. Αυτά τα δείγματα έχουν περιγραφεί πλήρως στις μεθόδους και χαρακτηρίζονται από συμπληρωματικές σημειώσεις 1 (ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης), 2 (περίθλαση ακτίνων Χ) και 3 (θερμιδομετρία).
A, Σκίτσο μιας εντροπίας (S) -Τα-θερμοκρασίας (t) οικόπεδο με ηλεκτρικό πεδίο ενεργοποιημένο και απενεργοποιημένο που εφαρμόζεται σε υλικά NLP που δείχνουν μεταβάσεις φάσης. Δύο κύκλοι συλλογής ενέργειας παρουσιάζονται σε δύο διαφορετικές ζώνες θερμοκρασίας. Οι μπλε και οι πράσινοι κύκλοι εμφανίζονται μέσα και έξω από τη μετάβαση φάσης, αντίστοιχα, και τελειώνουν σε πολύ διαφορετικές περιοχές της επιφάνειας. Β, Δύο DE PST MLC μονοπολικά δακτυλίους, πάχους 1 mm, μετρούμενα μεταξύ 0 και 155 kV cm-1 στους 20 ° C και 90 ° C, αντίστοιχα, και τους αντίστοιχους κύκλους OLSEN. Τα γράμματα ABCD αναφέρονται σε διαφορετικές καταστάσεις στον κύκλο Olson. ΑΒ: MLCs χρεώθηκαν σε 155 kV CM-1 στους 20 ° C. BC: Το MLC διατηρήθηκε στα 155 kV cm-1 και η θερμοκρασία αυξήθηκε στους 90 ° C. CD: Το MLC απορρίπτει στους 90 ° C. DA: MLC ψύχεται στους 20 ° C σε μηδενικό πεδίο. Η μπλε περιοχή αντιστοιχεί στην ισχύ εισόδου που απαιτείται για την εκκίνηση του κύκλου. Η πορτοκαλί περιοχή είναι η ενέργεια που συλλέγεται σε έναν κύκλο. C, επάνω πίνακας, τάση (μαύρο) και ρεύμα (κόκκινο) έναντι χρόνου, που παρακολουθείται κατά τον ίδιο κύκλο Olson με το β. Τα δύο ένθετα αντιπροσωπεύουν την ενίσχυση της τάσης και του ρεύματος σε βασικά σημεία του κύκλου. Στον κάτω πίνακα, οι κίτρινες και οι πράσινες καμπύλες αντιπροσωπεύουν τις αντίστοιχες καμπύλες θερμοκρασίας και ενέργειας, αντίστοιχα, για MLC πάχους 1 mm. Η ενέργεια υπολογίζεται από τις καμπύλες ρεύματος και τάσης στον επάνω πίνακα. Η αρνητική ενέργεια αντιστοιχεί στη συλλεγμένη ενέργεια. Τα βήματα που αντιστοιχούν στα κεφαλαία γράμματα των τεσσάρων αριθμών είναι τα ίδια όπως στον κύκλο Olson. Ο κύκλος AB'CD αντιστοιχεί στον κύκλο Stirling (πρόσθετη σημείωση 7).
όπου E και D είναι το ηλεκτρικό πεδίο και το πεδίο ηλεκτρικής μετατόπισης, αντίστοιχα. ND μπορεί να ληφθεί έμμεσα από το κύκλωμα DE (Εικόνα 1Β) ή απευθείας ξεκινώντας έναν θερμοδυναμικό κύκλο. Οι πιο χρήσιμες μέθοδοι περιγράφηκαν από τον Olsen στην πρωτοποριακή εργασία του για τη συλλογή της πυροηλεκτρικής ενέργειας στη δεκαετία του 1980S17.
Στο ΣΧ. Το 1b δείχνει δύο μονοπολικά βρόχους DE πάχους 1 mm δείγματα PST-MLC που συναρμολογήθηκαν στους 20 ° C και 90 ° C, αντίστοιχα, σε μια σειρά από 0 έως 155 kV cm-1 (600 V). Αυτοί οι δύο κύκλοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έμμεσο υπολογισμό της ενέργειας που συλλέγεται από τον κύκλο Olson που φαίνεται στο σχήμα 1Α. Στην πραγματικότητα, ο κύκλος Olsen αποτελείται από δύο κλάδους Isofield (εδώ, μηδενικό πεδίο στον κλάδο DA και 155 kV cm-1 στον κλάδο BC) και δύο ισοθερμικά κλαδιά (εδώ, 20 ° C και 20 ° C στον κλάδο AB). C στον κλάδο CD) Η ενέργεια που συλλέγεται κατά τη διάρκεια του κύκλου αντιστοιχεί στις περιοχές πορτοκαλί και μπλε (EDD Integral). Η συλλεγμένη ενέργεια ND είναι η διαφορά μεταξύ της ενέργειας εισόδου και εξόδου, δηλαδή μόνο η πορτοκαλί περιοχή στο ΣΧ. 1Β. Αυτός ο συγκεκριμένος κύκλος Olson δίνει μια ενεργειακή πυκνότητα ND 1,78 J CM-3. Ο κύκλος Stirling είναι μια εναλλακτική λύση στον κύκλο Olson (Συμπληρωματική Σημείωση 7). Επειδή το στάδιο σταθερού φορτίου (ανοικτό κύκλωμα) επιτεύχθηκε ευκολότερα, η ενεργειακή πυκνότητα που εξάγεται από το Σχήμα 1Β (κύκλος AB'CD) φτάνει το 1,25 J CM-3. Αυτό είναι μόνο το 70% του τι μπορεί να συλλέξει ο κύκλος Olson, αλλά το απλό εξοπλισμό συγκομιδής το κάνει.
Επιπλέον, μετρήσαμε απευθείας την ενέργεια που συλλέχθηκε κατά τη διάρκεια του κύκλου OLSON ενεργοποιώντας το PST MLC χρησιμοποιώντας ένα στάδιο ελέγχου θερμοκρασίας Linkam και μετρητή πηγής (μέθοδο). Το σχήμα 1C στην κορυφή και στα αντίστοιχα ένθετα δείχνει το ρεύμα (κόκκινο) και τάση (μαύρο) που συλλέγονται με το ίδιο PST MLC πάχους 1 mm όπως για το βρόχο DE που διέρχεται από τον ίδιο κύκλο Olson. Το ρεύμα και η τάση καθιστούν δυνατή την υπολογισμό της συλλεγμένης ενέργειας και οι καμπύλες φαίνονται στο ΣΧ. 1C, κάτω (πράσινο) και θερμοκρασία (κίτρινο) σε όλο τον κύκλο. Τα γράμματα ABCD αντιπροσωπεύουν τον ίδιο κύκλο Olson στο σχήμα 1. Η συνέπεια αυτού του σταθερού αρχικού ρεύματος είναι ότι η καμπύλη τάσης (μαύρη καμπύλη) δεν είναι γραμμική λόγω του πεδίου μετατόπισης του μη γραμμικού δυναμικού D PST (Εικόνα 1C, κορυφαία ένθετο). Στο τέλος της φόρτισης, 30 MJ ηλεκτρικής ενέργειας αποθηκεύονται στο MLC (σημείο Β). Στη συνέχεια, το MLC θερμαίνεται και παράγεται αρνητικό ρεύμα (και επομένως αρνητικό ρεύμα) ενώ η τάση παραμένει στα 600 V. Μετά από 40 δευτερόλεπτα, όταν η θερμοκρασία έφθασε σε ένα οροπέδιο των 90 ° C, αυτό το ρεύμα αντισταθμίστηκε, αν και το δείγμα βήματος που παράγεται στο κύκλωμα μια ηλεκτρική ισχύς 35 MJ κατά τη διάρκεια αυτού του isOfield (δεύτερο ένθετο στο Σχήμα 1C, κορυφή). Η τάση στο MLC (CD Branch) μειώνεται στη συνέχεια, με αποτέλεσμα επιπλέον 60 MJ ηλεκτρικής εργασίας. Η συνολική ενέργεια εξόδου είναι 95 MJ. Η συλλεγμένη ενέργεια είναι η διαφορά μεταξύ της ενέργειας εισόδου και εξόδου, η οποία δίνει 95-30 = 65 MJ. Αυτό αντιστοιχεί σε ενεργειακή πυκνότητα 1,84 J CM-3, η οποία είναι πολύ κοντά στο ND που εξάγεται από το δακτύλιο DE. Η αναπαραγωγιμότητα αυτού του κύκλου Olson έχει δοκιμαστεί εκτενώς (Συμπληρωματική Σημείωση 4). Με περαιτέρω αυξανόμενη τάση και θερμοκρασία, επιτύχαμε 4.43 J CM-3 χρησιμοποιώντας κύκλους OLSEN σε πάχος 0,5 mm PST MLC σε εύρος θερμοκρασίας 750 V (195 kV cm-1) και 175 ° C (συμπληρωματική σημείωση 5). Αυτό είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την καλύτερη απόδοση που αναφέρθηκε στη βιβλιογραφία για τους άμεσους κύκλους Olson και ελήφθη σε λεπτές μεμβράνες PB (Mg, NB) O3-PBTIO3 (PMN-PT) (1.06 J CM-3) 18 (CM. Αυτή η απόδοση έχει επιτευχθεί λόγω του πολύ χαμηλού ρεύματος διαρροής αυτών των MLCs (<10-7 A στους 750 V και 180 ° C, βλέπε λεπτομέρειες στη συμπληρωματική σημείωση 6) - ένα κρίσιμο σημείο που αναφέρθηκε από τους Smith et al.19 - σε αντίθεση με τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενες μελέτες17,20. Αυτή η απόδοση έχει επιτευχθεί λόγω του πολύ χαμηλού ρεύματος διαρροής αυτών των MLCs (<10-7 A στους 750 V και 180 ° C, βλέπε λεπτομέρειες στη συμπληρωματική σημείωση 6) - ένα κρίσιμο σημείο που αναφέρθηκε από τους Smith et al.19 - σε αντίθεση με τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενες μελέτες17,20. Э э х р н н н н { в дополнни πραγματοποιούμενοι 6) - кресеас и и и и и и и и и и и ζί. 19 - в оичие о к каааталам, иисолованыы в бее ζί Αυτά τα χαρακτηριστικά επιτεύχθηκαν λόγω του πολύ χαμηλού ρεύματος διαρροής αυτών των MLCs (<10-7 Α στους 750 V και 180 ° C, βλ. Συμπληρωματική Σημείωση 6 για λεπτομέρειες) - ένα κρίσιμο σημείο που αναφέρθηκε από τους Smith et al. 19 - Σε αντίθεση με τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενες μελέτες17,20.由于这些MLC 的泄漏电流非常低（在750 V 和180 °C 时<10-7 A，请参见补充说明6 中的详细信息）——Smith 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 mlc 的 泄漏 非常 （在 在 在 750 V 和 180 ° C 时 <10-7 A ， 参见 补充 说明 6 中 详细 信息））））） — 等 人 19 提到 关键 关键 点 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下相比之下 ， 17.20。 Поскольку ток утечки этих MLC очень низкий (<10–7 А при 750 В и 180 °C, см. подробности в дополнительном примечании 6) — ке9 й й и и и юч у у у у у и и и и и и и и и 19 - д Ι χειώλιβα, дяя сравнениμία, ыии доссннуыы э эараракхаракари©. Δεδομένου ότι το ρεύμα διαρροής αυτών των MLCs είναι πολύ χαμηλό (<10-7 Α στους 750 V και 180 ° C, βλ. Συμπληρωματική Σημείωση 6 για λεπτομέρειες) - ένα βασικό σημείο που αναφέρθηκε από τους Smith et al. 19 - Για σύγκριση, επιτεύχθηκαν αυτές οι παραστάσεις.σε υλικά που χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενες μελέτες 17,20.
Οι ίδιες συνθήκες (600 V, 20-90 ° C) εφαρμόζονται στον κύκλο Stirling (Συμπληρωματική Σημείωση 7). Όπως αναμενόταν από τα αποτελέσματα του κύκλου DE, η απόδοση ήταν 41,0 mJ. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά των κύκλων Stirling είναι η ικανότητά τους να ενισχύουν την αρχική τάση μέσω του θερμοηλεκτρικού αποτελέσματος. Παρατηρήσαμε ένα κέρδος τάσης μέχρι 39 (από αρχική τάση 15 V έως τελική τάση μέχρι 590 V, βλέπε Συμπληρωματικό Σχήμα 7.2).
Ένα άλλο χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτών των MLC είναι ότι είναι μακροσκοπικά αντικείμενα αρκετά μεγάλα ώστε να συλλέγουν ενέργεια στην περιοχή Joule. Ως εκ τούτου, κατασκευάσαμε ένα πρωτότυπο Harvester (HARV1) χρησιμοποιώντας πάχους 28 mlc PST 1 mm, ακολουθώντας τον ίδιο σχεδιασμό παράλληλης πλάκας που περιγράφεται από τους Torello et al.14, σε μια μήτρα 7 χ 4 όπως φαίνεται στο σχήμα, το διηλεκτρικό υγρό θερμοκρασίας μετατοπίζεται από μια περισταλτική αντλία μεταξύ δύο δεξαμενών όπου το ρευστές θερμοκρασίες διατηρείται (μεθόδου). Συλλέξτε έως και 3.1 J χρησιμοποιώντας τον κύκλο Olson που περιγράφεται στο Σχ. 2Α, ισοθερμικές περιοχές στους 10 ° C και 125 ° C και Isofield περιοχές στα 0 και 750 V (195 kV cm-1). Αυτό αντιστοιχεί σε ενεργειακή πυκνότητα 3,14 J CM-3. Χρησιμοποιώντας αυτό το συνδυασμό, ελήφθησαν μετρήσεις υπό διάφορες συνθήκες (Εικόνα 2Β). Σημειώστε ότι το 1,8 J ελήφθη σε εύρος θερμοκρασίας 80 ° C και τάση 600 V (155 kV cm-1). Αυτό είναι σε καλή συμφωνία με τα προαναφερθέντα 65 MJ για 1 mm PST MLC υπό τις ίδιες συνθήκες (28 × 65 = 1820 MJ).
Α, Πειραματική ρύθμιση ενός συναρμολογημένου πρωτότυπου HARV1 που βασίζεται σε πάχους 28 MLC PSTS 1 mm (4 σειρές × 7 στήλες) που εκτελούνται σε κύκλους Olson. Για κάθε ένα από τα τέσσερα βήματα κύκλου, η θερμοκρασία και η τάση παρέχονται στο πρωτότυπο. Ο υπολογιστής οδηγεί μια περισταλτική αντλία που κυκλοφορεί ένα διηλεκτρικό υγρό μεταξύ των ψυχρών και των θερμών δεξαμενών, δύο βαλβίδων και μιας πηγής ενέργειας. Ο υπολογιστής χρησιμοποιεί επίσης θερμοστοιχεία για τη συλλογή δεδομένων σχετικά με την τάση και το ρεύμα που παρέχεται στο πρωτότυπο και τη θερμοκρασία του συνδυασμού από την τροφοδοσία ρεύματος. Β, ενέργεια (χρώμα) που συλλέγεται από το πρωτότυπο 4 × 7 MLC έναντι της περιοχής θερμοκρασίας (άξονας Χ) και της τάσης (άξονας Υ) σε διαφορετικά πειράματα.
Μία μεγαλύτερη έκδοση του Harvester (HARV2) με πάχος 60 PST MLC 1 mm και 160 PST MLC πάχους 0,5 mm (41,7 g ενεργού πυροηλεκτρικού υλικού) έδωσε 11,2 J (Συμπληρωματική Σημείωση 8). Το 1984, η Olsen έκανε έναν ενεργειακό θόρυβο με βάση 317 g ένωσης PB (ZR, TI) Ο3 που μπορεί να παράγει 6,23 J ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμοκρασία περίπου 150 ° C (αναφ. 21). Για αυτό το συνδυασμό, αυτή είναι η μόνη άλλη τιμή που είναι διαθέσιμη στην περιοχή Joule. Πήρε λίγο περισσότερο από το ήμισυ της αξίας που επιτύχαμε και σχεδόν επτά φορές την ποιότητα. Αυτό σημαίνει ότι η ενεργειακή πυκνότητα του HARV2 είναι 13 φορές υψηλότερη.
Η περίοδος κύκλου HARV1 είναι 57 δευτερόλεπτα. Αυτό παρήγαγε ισχύ 54 MW με 4 σειρές 7 κολώνων 1 mm πάχους MLC. Για να το κάνουμε ένα βήμα παραπέρα, χτίσαμε έναν τρίτο συνδυασμό (HARV3) με PST MLC πάχους 0,5 mm και παρόμοια ρύθμιση με HARV1 και HARV2 (Συμπληρωματική Σημείωση 9). Μετρήσαμε χρόνο θερμοκρασίας 12,5 δευτερολέπτων. Αυτό αντιστοιχεί σε χρόνο κύκλου 25 s (Συμπληρωματικό Σχήμα 9). Η συλλεγμένη ενέργεια (47 MJ) δίνει ηλεκτρική ισχύ 1,95 MW ανά MLC, η οποία με τη σειρά της μας επιτρέπει να φανταστούμε ότι το HARV2 παράγει 0,55 W (περίπου 1,95 MW × 280 PST MLC πάχους 0,5 mm). Επιπλέον, προσομοιώσαμε τη μεταφορά θερμότητας χρησιμοποιώντας προσομοίωση πεπερασμένων στοιχείων (COMSOL, Συμπληρωματική Σημείωση 10 και Συμπληρωματικοί Πίνακες 2-4) που αντιστοιχούν στα πειράματα HARV1. Η μοντελοποίηση των πεπερασμένων στοιχείων κατέστησε δυνατή την πρόβλεψη των τιμών ισχύος σχεδόν μιας τάξης μεγέθους υψηλότερης (430 MW) για τον ίδιο αριθμό στήλες PST με την αραίωση του MLC σε 0,2 mm, χρησιμοποιώντας νερό ως ψυκτικό και αποκαθιστώντας τη μήτρα σε 7 σειρές. × 4 στήλες (επιπλέον, υπήρχαν 960 MW όταν η δεξαμενή ήταν δίπλα στο συνδυασμό, συμπληρωματικό Σχήμα 10Β).
Για να αποδειχθεί η χρησιμότητα αυτού του συλλέκτη, εφαρμόστηκε ένας κύκλος Stirling σε έναν αυτόνομο διαδηλωτή που αποτελείται από δύο μόνο 0,5 mm PST MLCs ως συλλέκτες θερμότητας, ένα διακόπτη υψηλής τάσης, ένα διακόπτη χαμηλής τάσης με πυκνωτή αποθήκευσης, έναν μετατροπέα DC/DC, έναν μικροκύλη χαμηλής ισχύος, δύο θερμοστοιχεία και τον μετατόπιο ενίσχυσης (συμπληρωματικό σημείωμα 11). Το κύκλωμα απαιτεί την αρχική φόρτιση του πυκνωτή αποθήκευσης σε 9V και στη συνέχεια εκτελείται αυτόνομα, ενώ η θερμοκρασία των δύο MLC κυμαίνεται από -5 ° C έως 85 ° C, εδώ σε κύκλους 160 s (αρκετοί κύκλοι παρουσιάζονται στη συμπληρωματική σημείωση 11). Είναι αξιοσημείωτο ότι δύο MLC που ζυγίζουν μόνο 0,3G μπορούν να ελέγξουν αυτόνομα αυτό το μεγάλο σύστημα. Ένα άλλο ενδιαφέρον χαρακτηριστικό είναι ότι ο μετατροπέας χαμηλής τάσης είναι ικανός να μετατρέψει 400V σε 10-15V με απόδοση 79% (Συμπληρωματική Σημείωση 11 και Συμπληρωματικό Εικόνα 11.3).
Τέλος, αξιολογήσαμε την αποτελεσματικότητα αυτών των μονάδων MLC στη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο συντελεστής ποιότητας η της αποτελεσματικότητας ορίζεται ως η αναλογία της πυκνότητας της συλλεγμένης ηλεκτρικής ενέργειας ND στην πυκνότητα του παρεχόμενου θερμότητας Qin (Συμπληρωματική Σημείωση 12):
Τα Σχήματα 3Α, Β δείχνουν την αποτελεσματικότητα η και την αναλογική απόδοση ηR του κύκλου Olsen, αντίστοιχα, ως συνάρτηση της περιοχής θερμοκρασίας ενός PST MLC πάχους 0,5 mm. Και τα δύο σύνολα δεδομένων δίδονται για ένα ηλεκτρικό πεδίο 195 kV cm-1. Η απόδοση \ (\ αυτό \) φθάνει το 1,43%, το οποίο ισοδυναμεί με το 18% της ηR. Ωστόσο, για ένα εύρος θερμοκρασίας 10 Κ από 25 ° C έως 35 ° C, η η RERE αυξάνει τις τιμές μέχρι 40% (μπλε καμπύλη στο σχήμα 3Β). Αυτό είναι διπλάσιο από την γνωστή τιμή για τα υλικά NLP που καταγράφηκαν σε φιλμ PMN-PT (ηR = 19%) στην περιοχή θερμοκρασίας 10 K και 300 kV cm-1 (αναφορά 18). Οι κλίμακες θερμοκρασίας κάτω από 10 Κ δεν εξετάστηκαν επειδή η θερμική υστέρηση του PST MLC είναι μεταξύ 5 και 8 Κ. Η αναγνώριση της θετικής επίδρασης των μεταβάσεων φάσης στην αποτελεσματικότητα είναι κρίσιμη. Στην πραγματικότητα, οι βέλτιστες τιμές των η και ηR λαμβάνονται σχεδόν όλα στην αρχική θερμοκρασία Ti = 25 ° C στα Σχ. 3α, β. Αυτό οφείλεται σε μια μετάβαση στενής φάσης όταν δεν εφαρμόζεται πεδίο και η θερμοκρασία Curie TC είναι περίπου 20 ° C σε αυτά τα MLCs (Συμπληρωματική Σημείωση 13).
a, b, η απόδοση η και η αναλογική απόδοση του κύκλου Olson (a) \ ({\ eta} _ {{\ rm {r}}} = \ eTa /{\ eTa} _ {{\ rm {carnot}} για το μέγιστο με ένα πεδίο 195 kV CM-1 και Diversion Tremiter}. }} \, \) (b) για το MPC PST πάχους 0,5 mm, ανάλογα με το διάστημα θερμοκρασίας ΔTSPAN.
Η τελευταία παρατήρηση έχει δύο σημαντικές συνέπειες: (1) οποιαδήποτε αποτελεσματική ποδηλασία πρέπει να ξεκινήσει από θερμοκρασίες πάνω από την TC για μια μετάβαση φάσης που προκαλείται από πεδίο (από παραγελικό σε σιδηροηλεκτρικό). (2) Αυτά τα υλικά είναι πιο αποτελεσματικά σε χρόνους εκτέλεσης κοντά στο TC. Παρόλο που εμφανίζονται στα πειράματα μεγάλης κλίμακας αποτελεσματικότητες, το περιορισμένο εύρος θερμοκρασίας δεν μας επιτρέπει να επιτύχουμε μεγάλες απόλυτες αποτελεσματικότητες λόγω του ορίου Carnot (\ (\ delta t/t \)). Ωστόσο, η εξαιρετική απόδοση που αποδεικνύεται από αυτά τα MLCs PST δικαιολογεί την OLSEN όταν αναφέρει ότι "ένας ιδανικός αναγεννητικός θερμοηλεκτρικός κινητήρας κατηγορίας 20 που λειτουργεί σε θερμοκρασίες μεταξύ 50 ° C και 250 ° C μπορεί να έχει απόδοση 30%" 17. Για να προσεγγίσετε αυτές τις τιμές και να δοκιμάσετε την έννοια, θα ήταν χρήσιμο να χρησιμοποιήσετε PST με διαφορετικά TC, όπως μελετήθηκε από τους Shebanov και Borman. Έδειξαν ότι το TC σε PST μπορεί να κυμαίνεται από 3 ° C (SB Doping) στους 33 ° C (Doping) 22. Ως εκ τούτου, υποθέτουμε ότι οι πυροδοτικοί αναγεννητές επόμενης γενιάς βασισμένες σε MLCs με DOPED PST ή άλλα υλικά με ισχυρή μετάβαση φάσης πρώτης τάξης μπορούν να ανταγωνιστούν με τους καλύτερους συγκομιδείς ισχύος.
Σε αυτή τη μελέτη, ερευνήσαμε τα MLC που έγιναν από PST. Αυτές οι συσκευές αποτελούνται από μια σειρά ηλεκτροδίων PT και PST, όπου αρκετοί πυκνωτές συνδέονται παράλληλα. Το PST επιλέχθηκε επειδή είναι ένα εξαιρετικό υλικό EC και ως εκ τούτου ένα δυνητικά εξαιρετικό υλικό NLP. Παρουσιάζει μια απότομη μετάβαση σιδηροηλεκτρικής-παραγελικής φάσης πρώτης τάξης γύρω στους 20 ° C, υποδεικνύοντας ότι οι αλλαγές της εντροπίας είναι παρόμοιες με εκείνες που παρουσιάζονται στο σχήμα 1. Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήσαμε 10,4 × 7,2 × 1 mm³ και 10,4 × 7,2 × 0,5 mm3 MLCs. Τα MLCs με πάχος 1 mm και 0,5 mm κατασκευάστηκαν από 19 και 9 στρώματα PST με πάχος 38,6 μm, αντίστοιχα. Και στις δύο περιπτώσεις, το εσωτερικό στρώμα PST τοποθετήθηκε μεταξύ ηλεκτροδίων πλατίνας πάχους 2,05 μm. Ο σχεδιασμός αυτών των MLCs υποθέτει ότι το 55% των PST είναι ενεργό, που αντιστοιχεί στο τμήμα μεταξύ των ηλεκτροδίων (Συμπληρωματική Σημείωση 1). Η περιοχή ενεργού ηλεκτροδίου ήταν 48,7 mm2 (Συμπληρωματικός Πίνακας 5). Το MLC PST παρασκευάστηκε με μέθοδο αντίδρασης στερεάς φάσης και χύτευσης. Οι λεπτομέρειες της διαδικασίας προετοιμασίας έχουν περιγραφεί σε προηγούμενο άρθρο14. Μία από τις διαφορές μεταξύ του PST MLC και του προηγούμενου άρθρου είναι η σειρά των θέσεων Β, η οποία επηρεάζει σημαντικά την απόδοση της EC στο PST. Η σειρά Β-θέσεων B του PST MLC είναι 0,75 (Συμπληρωματική Σημείωση 2) ​​που λαμβάνεται με πυροσυσσωμάτωση στους 1400 ° C ακολουθούμενη από εκατοντάδες ώρες ανόπτησης στους 1000 ° C. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το PST MLC, ανατρέξτε στην ενότητα Συμπληρωματικές Σημειώσεις 1-3 και Συμπληρωματικός Πίνακας 5.
Η κύρια έννοια αυτής της μελέτης βασίζεται στον κύκλο Olson (Εικόνα 1). Για έναν τέτοιο κύκλο, χρειαζόμαστε μια ζεστή και κρύα δεξαμενή και μια τροφοδοσία ρεύματος ικανή να παρακολουθεί και να ελέγχει την τάση και το ρεύμα στις διάφορες μονάδες MLC. Αυτοί οι άμεσοι κύκλοι χρησιμοποίησαν δύο διαφορετικές διαμορφώσεις, δηλαδή (1) τη θέρμανση των μονάδων Linkam και την ψύξη ενός MLC που συνδέονται με μια πηγή ισχύος Keithley 2410 και (2) τρία πρωτότυπα (HARV1, HARV2 και HARV3) παράλληλα με την ίδια πηγή ενέργειας. Στην τελευταία περίπτωση χρησιμοποιήθηκε ένα διηλεκτρικό υγρό (λάδι σιλικόνης με ιξώδες 5 cp στους 25 ° C, που αγοράστηκε από την Sigma Aldrich) για την ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ των δύο δεξαμενών (ζεστό και κρύο) και του MLC. Η θερμική δεξαμενή αποτελείται από ένα γυάλινο δοχείο γεμάτο με διηλεκτρικό υγρό και τοποθετείται στην κορυφή της θερμικής πλάκας. Η ψυχρή αποθήκευση αποτελείται από ένα λουτρό νερού με υγρούς σωλήνες που περιέχουν διηλεκτρικό υγρό σε ένα μεγάλο πλαστικό δοχείο γεμάτο με νερό και πάγο. Δύο τρισδιάστατες βαλβίδες τσίμπημα (που αγοράστηκαν από βιο-χεμ υγρά) τοποθετήθηκαν σε κάθε άκρο του συνδυασμού για να μεταβάλλουν σωστά το υγρό από τη μία δεξαμενή σε άλλο (Εικόνα 2Α). Για να εξασφαλιστεί η θερμική ισορροπία μεταξύ του πακέτου PST-MLC και του ψυκτικού, η περίοδος κύκλου επεκτάθηκε έως ότου τα θερμοστοιχεία εισόδου και εξόδου (όσο το δυνατόν πιο κοντά στο πακέτο PST-MLC) έδειξαν την ίδια θερμοκρασία. Το σενάριο Python διαχειρίζεται και συγχρονίζει όλα τα όργανα (μετρητές προέλευσης, αντλίες, βαλβίδες και θερμοστοιχεία) για να τρέξει τον σωστό κύκλο Olson, δηλαδή ο βρόχος ψυκτικού αρχίζει να κυκλοφορεί μέσω της στοίβας PST μετά τη φόρτωση του μετρητή πηγής έτσι ώστε να θερμαίνονται στην επιθυμητή εφαρμοζόμενη τάση για τον κύκλο Olson.
Εναλλακτικά, επιβεβαιώσαμε αυτές τις άμεσες μετρήσεις της συλλεγμένης ενέργειας με έμμεσες μεθόδους. Αυτές οι έμμεσες μέθοδοι βασίζονται στην ηλεκτρική μετατόπιση (D) - ηλεκτρικό πεδίο (ε) βρόχους πεδίου που συλλέγονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες και υπολογίζοντας την περιοχή μεταξύ δύο βρόχων, μπορεί κανείς να εκτιμήσει με ακρίβεια πόση ενέργεια μπορεί να συλλεχθεί, όπως φαίνεται στο σχήμα. Στο σχήμα 2 .1b. Αυτοί οι βρόχοι DE συλλέγονται επίσης χρησιμοποιώντας μετρητές πηγής Keithley.
Είκοσι οκτώ πάχους 1 mm PST MLCs συναρμολογήθηκαν σε μια παράλληλη πλάκα δομής 4 εκατοστών, σύμφωνα με το σχέδιο που περιγράφεται στην αναφορά. 14. Το χάσμα υγρού μεταξύ των σειρών PST-MLC είναι 0,75mm. Αυτό επιτυγχάνεται με την προσθήκη ταινιών διπλής όψης ως υγρών διαχωριστών γύρω από τις άκρες του PST MLC. Το PST MLC είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένο παράλληλα με μια ασημένια εποξειδική γέφυρα σε επαφή με τους αγωγούς ηλεκτροδίου. Μετά από αυτό, τα καλώδια ήταν κολλημένα με εποξειδική ρητίνη ασημένια σε κάθε πλευρά των ακροδεκτών ηλεκτροδίων για σύνδεση με την τροφοδοσία ρεύματος. Τέλος, εισάγετε ολόκληρη τη δομή στον εύκαμπτο σωλήνα πολυολεφίνης. Το τελευταίο είναι κολλημένο στο υγρό σωλήνα για να εξασφαλίσει τη σωστή σφράγιση. Τέλος, τα θερμοστοιχεία τύπου K-Type πάχους 0,25 mm χτίστηκαν σε κάθε άκρο της δομής PST-MLC για την παρακολούθηση των θερμοκρασιών υγρού εισόδου και εξόδου. Για να γίνει αυτό, ο εύκαμπτος σωλήνας πρέπει πρώτα να είναι διάτρητος. Μετά την εγκατάσταση του θερμοστοιχείου, εφαρμόστε την ίδια κόλλα όπως πριν από τον εύκαμπτο σωλήνα και το σύρμα για να αποκαταστήσετε τη σφραγίδα.
Κατασκευάστηκαν οκτώ ξεχωριστά πρωτότυπα, τέσσερα από τα οποία είχαν PST πάχους 40 mm MLC που διανεμήθηκαν ως παράλληλες πλάκες με 5 στήλες και 8 σειρές και τα υπόλοιπα τέσσερα είχαν 15 mm MLC PSTS το καθένα. σε δομή παράλληλης πλάκας 3-column × 5-σειρών. Ο συνολικός αριθμός των χρησιμοποιούμενων MLCs PST ήταν 220 (πάχος 160 0,5 mm και πάχος 60 PST MLC 1 mm). Ονομάζουμε αυτές τις δύο υπομονάδες HARV2_160 και HARV2_60. Το υγρό χάσμα στο πρωτότυπο HARV2_160 αποτελείται από δύο ταινίες διπλής όψης πάχους 0,25 mm με πάχος 0,25 mm μεταξύ τους. Για το πρωτότυπο HARV2_60, επαναλάβαμε την ίδια διαδικασία, αλλά χρησιμοποιώντας σύρμα πάχους 0,38 mm. Για συμμετρία, το HARV2_160 και το HARV2_60 έχουν τα δικά τους υγρά κυκλώματα, αντλίες, βαλβίδες και κρύα πλευρά (Συμπληρωματική Σημείωση 8). Δύο μονάδες HARV2 μοιράζονται μια δεξαμενή θερμότητας, ένα δοχείο 3 λίτρων (30 cm x 20 cm x 5 cm) σε δύο ζεστές πλάκες με περιστρεφόμενους μαγνήτες. Και τα οκτώ μεμονωμένα πρωτότυπα συνδέονται ηλεκτρικά παράλληλα. Οι υπομονάδες HARV2_160 και HARV2_60 λειτουργούν ταυτόχρονα στον κύκλο Olson, με αποτέλεσμα τη συγκομιδή ενέργειας 11.2 J.
Τοποθετήστε το PST MLC πάχους 0,5 mm σε εύκαμπτο σωλήνα πολυολεφίνης με ταινία διπλής όψης και σύρμα και στις δύο πλευρές για να δημιουργήσετε χώρο για να ρέει το υγρό. Λόγω του μικρού μεγέθους του, το πρωτότυπο τοποθετήθηκε δίπλα σε μια ζεστή ή κρύα βαλβίδα δεξαμενής, ελαχιστοποιώντας τους χρόνους κύκλου.
Στο PST MLC, εφαρμόζεται ένα σταθερό ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζοντας μια σταθερή τάση στον κλάδο θέρμανσης. Ως αποτέλεσμα, παράγεται ένα αρνητικό θερμικό ρεύμα και αποθηκεύεται ενέργεια. Μετά τη θέρμανση του PST MLC, το πεδίο αφαιρείται (V = 0) και η ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτό επιστρέφεται στον μετρητή πηγής, ο οποίος αντιστοιχεί σε μία ακόμη συμβολή της συλλεγμένης ενέργειας. Τέλος, με μια τάση V = 0 εφαρμόζεται, τα MLC PSTs ψύχονται στην αρχική τους θερμοκρασία έτσι ώστε ο κύκλος να μπορεί να ξεκινήσει ξανά. Σε αυτό το στάδιο, η ενέργεια δεν συλλέγεται. Τραβήξαμε τον κύκλο Olsen χρησιμοποιώντας ένα Sourcemeter Keithley 2410, φορτώνοντας το PST MLC από μια πηγή τάσης και ρύθμιση του ρεύματος αντιστοίχισης με την κατάλληλη τιμή έτσι ώστε να συλλέχθηκαν αρκετά σημεία κατά τη διάρκεια της φάσης φόρτισης για αξιόπιστους υπολογισμούς ενέργειας.
Στους κύκλους Stirling, τα MLCs PST φορτώθηκαν σε λειτουργία πηγής τάσης σε αρχική τιμή ηλεκτρικού πεδίου (αρχική τάση VI> 0), ένα επιθυμητό ρεύμα συμμόρφωσης, έτσι ώστε το βήμα φόρτισης να διαρκεί περίπου 1 s (και αρκετά σημεία συγκεντρώνονται για έναν αξιόπιστο υπολογισμό της ενέργειας) και τη θερμοκρασία του ψυχρού. Στους κύκλους Stirling, τα MLCs PST φορτώθηκαν σε λειτουργία πηγής τάσης σε αρχική τιμή ηλεκτρικού πεδίου (αρχική τάση VI> 0), ένα επιθυμητό ρεύμα συμμόρφωσης, έτσι ώστε το βήμα φόρτισης να διαρκεί περίπου 1 s (και αρκετά σημεία συγκεντρώνονται για έναν αξιόπιστο υπολογισμό της ενέργειας) και τη θερμοκρασία του ψυχρού. В цахах с нинараралалалалалалис вжее ичερι нже е чо ro нченчененченченеаиачченененаи э е е н ч τροφή (начччное напрότητες жение vi> 0), желелемом подативом т т т т т п з и з з з з з з з з з з з з з з з ж з ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж з ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж œ Διευθυντής дичесч теμ дяя надежного рчé энергия). Στους κύκλους του Stirling PST MLC, χρεώθηκαν στη λειτουργία πηγής τάσης στην αρχική τιμή του ηλεκτρικού πεδίου (αρχική τάση VI> 0), το επιθυμητό ρεύμα απόδοσης, έτσι ώστε το στάδιο φόρτισης να διαρκεί περίπου 1 s (και ένας επαρκής αριθμός σημείων συλλέγονται για αξιόπιστο υπολογισμό ενέργειας) και θερμοκρασία κρύου.在斯特林循环中, PST MLC 在电压源模式下以初始电场值 (初始电压 VI> 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 并且收集了足够的点以可靠地计算能量 并且收集了足够的点以可靠地计算能量 和低温。 和低温。 和低温。 和低温。 和低温。 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 Στον κύριο κύκλο, το PST MLC χρεώνεται στην αρχική τιμή ηλεκτρικού πεδίου (αρχική τάση VI> 0) στη λειτουργία πηγής τάσης, έτσι ώστε το απαιτούμενο ρεύμα συμμόρφωσης να διαρκεί περίπου 1 δευτερόλεπτο για το στάδιο φόρτισης (και συλλέξαμε αρκετά σημεία για να υπολογίσουμε αξιόπιστα (ενέργεια) και χαμηλή θερμοκρασία. Вцее сее нинга pst mlc зaржаеζί напрότητες жение vi> 0), т т т т п п и н н з з з з з з з з з з з з з з з з з з з з з ч з з з з з з з ч з з з ч ч з з ч ч ч ч ч з ч з з ч з ч з з з з з з з з з з з з з з з з ч з з ч з з з з з з з з ч ч ч з з з з з з з з ч ч ч ч ч ч ч ч ч з з ч з з з ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч з ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч ч œ кичеас надежно рекччеμ, энергию) и н н { Στον κύκλο Stirling, το PST MLC χρεώνεται στη λειτουργία πηγής τάσης με αρχική τιμή του ηλεκτρικού πεδίου (αρχική τάση VI> 0), το απαιτούμενο ρεύμα συμμόρφωσης είναι τέτοιο ώστε το στάδιο φόρτισης να διαρκεί περίπου 1 s (και ένας επαρκής αριθμός σημείων συλλέγονται για να υπολογίσουν αξιόπιστα την ενέργεια) και χαμηλές θερμοκρασίες.Πριν το PST MLC θερμαίνεται, ανοίξτε το κύκλωμα εφαρμόζοντας ένα ρεύμα αντιστοίχισης του I = 0 MA (το ελάχιστο ρεύμα αντιστοίχισης που μπορεί να χειριστεί η πηγή μέτρησης είναι 10 Na). Ως αποτέλεσμα, ένα φορτίο παραμένει στο PST του MJK και η τάση αυξάνεται καθώς το δείγμα θερμαίνεται. Καμία ενέργεια δεν συλλέγεται στο ARM BC επειδή I = 0 ma. Αφού φτάσει σε υψηλή θερμοκρασία, η τάση στο MLT FT αυξάνεται (σε ​​ορισμένες περιπτώσεις περισσότερες από 30 φορές, βλέπε πρόσθετο σχήμα 7.2), το MLK FT εκφορτώνεται (V = 0) και η ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύεται σε αυτά για το ίδιο με το αρχικό φορτίο. Η ίδια τρέχουσα αλληλογραφία επιστρέφεται στη πηγή μετρητών. Λόγω κέρδους τάσης, η αποθηκευμένη ενέργεια σε υψηλή θερμοκρασία είναι υψηλότερη από ό, τι παρέχεται στην αρχή του κύκλου. Κατά συνέπεια, η ενέργεια επιτυγχάνεται με τη μετατροπή της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Χρησιμοποιήσαμε ένα Sourcemeter Keithley 2410 για να παρακολουθήσουμε την τάση και το ρεύμα που εφαρμόζεται στο PST MLC. Η αντίστοιχη ενέργεια υπολογίζεται με την ενσωμάτωση του προϊόντος της τάσης και του ρεύματος ανάγνωσης από τον μετρητή πηγής του Keithley, \ (e = {\ int} _ {0} {\ tau} {i} _ (\ rm {meas)} \ left (t \ red) {v}, τ είναι η περίοδος της περιόδου. Στην ενεργειακή μας καμπύλη, οι θετικές ενεργειακές τιμές σημαίνουν την ενέργεια που πρέπει να δώσουμε στο MLC PST και οι αρνητικές τιμές σημαίνουν την ενέργεια που εξάγουμε από αυτά και επομένως την ενέργεια που λαμβάνεται. Η σχετική ισχύς για έναν δεδομένο κύκλο συλλογής καθορίζεται διαιρώντας τη συλλεγμένη ενέργεια από την περίοδο τ ολόκληρου του κύκλου.
Όλα τα δεδομένα παρουσιάζονται στο κύριο κείμενο ή σε πρόσθετες πληροφορίες. Τα γράμματα και τα αιτήματα για υλικά θα πρέπει να απευθύνονται στην πηγή των δεδομένων AT ή ED που παρέχονται με αυτό το άρθρο.
Ando Junior, OH, Maran, Alo & Henao, NC Μια ανασκόπηση της ανάπτυξης και των εφαρμογών των θερμοηλεκτρικών μικογόνων για τη συγκομιδή ενέργειας. Ando Junior, OH, Maran, Alo & Henao, NC Μια ανασκόπηση της ανάπτυξης και των εφαρμογών των θερμοηλεκτρικών μικογόνων για τη συγκομιδή ενέργειας.Ando Junior, Ohio, Maran, Alo και Henao, NC Επισκόπηση της ανάπτυξης και της εφαρμογής των θερμοηλεκτρικών μικογονικογενών για τη συγκομιδή ενέργειας. Ando Junior, OH, Maran, Alo & Henao, NC 回顾用于能量收集的热电微型发电机的开发和应用。 Ando Junior, OH, Maran, Alo & Henao, NCΟι Ando Junior, Ohio, Maran, Alo και Henao, NC εξετάζουν την ανάπτυξη και την εφαρμογή των θερμοηλεκτρικών μικογονικογενών για τη συγκομιδή ενέργειας.περίληψη. υποστήριξη. Energy Rev. 91, 376-393 (2018).
Polman, Α., Knight, Μ., Garnett, EC, Ehrler, Β. & Sinke, WC Φωτοβολταϊκά Υλικά: Παρουσιάστε αποτελεσματικότητα και μελλοντικές προκλήσεις. Polman, Α., Knight, Μ., Garnett, EC, Ehrler, Β. & Sinke, WC Φωτοβολταϊκά Υλικά: Παρουσιάστε αποτελεσματικότητα και μελλοντικές προκλήσεις.Polman, Α., Knight, Μ., Garnett, Ek, Ehrler, Β. Και Sinke, VK φωτοβολταϊκά Υλικά: Τρέχουσες επιδόσεις και μελλοντικές προκλήσεις. Polman, Α., Knight, Μ., Garnett, EC, Ehrler, Β. & Sinke, WC 光伏材料: 目前的效率和未来的挑战。 Polman, Α., Knight, Μ., Garnett, EC, Ehrler, Β. & Sinke, WC ηλιακά υλικά: Τρέχουσα απόδοση και μελλοντικές προκλήσεις.Polman, Α., Knight, Μ., Garnett, Ek, Ehrler, Β. Και Sinke, VK φωτοβολταϊκά Υλικά: Τρέχουσες επιδόσεις και μελλοντικές προκλήσεις.Science 352, AAD4424 (2016).
Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Υ. Συμπληρωματικό πυροβολικό αποτέλεσμα για την ταυτόχρονη θερμοκρασία και την ανίχνευση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Song, Κ., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Υ. Συμπεριλαμβανόμενες πυροβολικές ηλεκτρικές επιδράσεις για την ταυτόχρονη θερμοκρασία και την ανίχνευση της θερμοκρασίας και της πίεσης.Τραγούδι Κ., Zhao R., Wang ZL και Yan Yu. Συνδυασμένη πυροπιζοηλεκτρική επίδραση για αυτόνομη ταυτόχρονη μέτρηση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Song, Κ., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Υ. 用于自供电同时温度和压力传感的联合热压电效应。 Song, Κ., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Υ. Για αυτο-ισχύων ταυτόχρονα με τη θερμοκρασία και την πίεση.Τραγούδι Κ., Zhao R., Wang ZL και Yan Yu. Συνδυασμένη θερμοπεζοηλεκτρική επίδραση για αυτόνομη ταυτόχρονη μέτρηση της θερμοκρασίας και της πίεσης.Προς τα εμπρός. Alma Mater 31, 1902831 (2019).
Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Συγκομιδή ενέργειας βασισμένη σε πυροηλεκτρικούς κύκλους Ericsson σε ένα σιδηροηλεκτρικό κεραμικό Relaxor. Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Συγκομιδή ενέργειας βασισμένη σε πυροηλεκτρικούς κύκλους Ericsson σε ένα σιδηροηλεκτρικό κεραμικό Relaxor.Sebald G., Prouvost S. και Guyomar D. Συγκομιδή ενέργειας βασισμένη σε κύκλους Pyroelectric Ericsson σε χαλαροηλεκτρικά κεραμικά.Sebald G., Prouvost S. και Guyomar D. Συγκομιδή ενέργειας σε σιδηροηλεκτρικά κεραμικά Relaxor βασισμένη στην πυροηλεκτρική ποδηλασία Ericsson. Smart Alma Mater. δομή. 17, 15012 (2007).
Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Electocaloric και πυροηλεκτρικά υλικά για αλληλοεπικοινωνία ηλεκτροθερμικής ενέργειας στερεάς κατάστασης. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Electocaloric και πυροηλεκτρικά υλικά για αλληλοεπικοινωνία ηλεκτροθερμικής ενέργειας στερεάς κατάστασης. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, rw эеμήμενο Βουδαία прззоо преразования т т э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Electocaloric και πυροφημικά υλικά για ενδοεπιστημονική ενέργεια ηλεκτροθερμικής ενέργειας στερεάς κατάστασης. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW 用于固态电热能相互转换的下一代电热和热释电材料。 Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, rw эеμήμενο Βουδαία прззоо преразования т т э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э э Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Electocaloric και πυροφημικά υλικά για ενδοεπιστημονική ενέργεια ηλεκτροθερμικής ενέργειας στερεάς κατάστασης.Lady Bull. 39, 1099-1109 (2014).
Zhang, Κ., Wang, Υ., Wang, ZL & Yang, Υ. Standard and Figure-of-Merit για την ποσοτικοποίηση της απόδοσης των πυροηλεκτρικών νανοογενών. Zhang, Κ., Wang, Υ., Wang, ZL & Yang, Υ. Standard and Figure-of-Merit για την ποσοτικοποίηση της απόδοσης των πυροηλεκτρικών νανοογενών.Zhang, Κ., Wang, Υ., Wang, ZL και Yang, Yu. Μια τυπική βαθμολογία και ποιότητα για την ποσοτικοποίηση της απόδοσης των πυροηλεκτρικών νανογενών. Zhang, Κ., Wang, Υ., Wang, ZL & Yang, Υ. 用于量化热释电纳米发电机性能的标准和品质因数。 Zhang, Κ., Wang, Υ., Wang, ZL & Yang, Υ.Zhang, Κ., Wang, Υ., Wang, ZL και Yang, Yu. Κριτήρια και μέτρα απόδοσης για την ποσοτικοποίηση της απόδοσης ενός πυροηλεκτρικού νανοογενών.Nano Energy 55, 534-540 (2019).
Crossley, S., Nair, Β., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Ηλεκτρονικές κύκλοι ψύξης στο ηγετικό σκάνδιο με πραγματική αναγέννηση μέσω παραλλαγής πεδίου. Crossley, S., Nair, Β., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Ηλεκτρονικές κύκλοι ψύξης στο ηγετικό σκάνδιο με πραγματική αναγέννηση μέσω παραλλαγής πεδίου.Crossley, S., Nair, Β., Watmore, RW, Moya, Χ. And Mathur, ND Ηλεκτρονικές κύκλοι ψύξης σε tantalate μολύβδου-σκανδίου με πραγματική αναγέννηση μέσω τροποποίησης πεδίου. Crossley, S., Nair, Β., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND 钽酸钪铅的电热冷却循环, 通过场变化实现真正的再生。 通过场变化实现真正的再生。 通过场变化实现真正的再生。 Crossley, S., Nair, Β., Whatmore, RW, Moya, Χ. & Mathur, ND. Ταντάλιο 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。Crossley, S., Nair, Β., Watmore, RW, Moya, X. και Mathur, και ένας ηλεκτροθερμικός κύκλος ψύξης του σκανδιναβίου για την πραγματική αναγέννηση μέσω της αντιστροφής του πεδίου.Φυσική Rev. Χ 9, 41002 (2019).
Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND θερμιδικά υλικά κοντά στις μεταβάσεις της σιδηροϊκής φάσης. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND θερμιδικά υλικά κοντά στις μεταβάσεις της σιδηροϊκής φάσης.Moya, X., Kar-Narayan, S. και Mathur, ND θερμιδικά υλικά κοντά σε μεταβάσεις φάσης με σιδηροειδές. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND 铁质相变附近的热量材料。 Moya, Χ., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND θερμικά υλικά κοντά στη μεταλλουργία σιδηρούχων.Moya, Χ., Kar-Narayan, S. και Mathur, ND θερμικά υλικά κοντά στις μεταβάσεις φάσης σιδήρου.Nat. Alma Mater 13, 439-450 (2014).
Moya, X. & Mathur, ND θερμιδικά υλικά για ψύξη και θέρμανση. Moya, X. & Mathur, ND θερμιδικά υλικά για ψύξη και θέρμανση.Moya, X. και Mathur, ND θερμικά υλικά για ψύξη και θέρμανση. Moya, X. & Mathur, ND 用于冷却和加热的热量材料。 Moya, X. & Mathur, ND θερμικά υλικά για ψύξη και θέρμανση.Moya X. και Mathur και θερμικά υλικά για ψύξη και θέρμανση.Science 370, 797-803 (2020).
Torelló, Α. & Defay, Ε. Electroccaloric Coolers: Μια ανασκόπηση. Torelló, Α. & Defay, Ε. Electroccaloric Coolers: Μια ανασκόπηση.Torello, Α. Και Defay, Ε. Electrocaloric Chillers: Μια ανασκόπηση. Torelló, Α. & Defay, Ε. 电热冷却器: 评论。 Torelló, Α. & Defay, Ε. 电热冷却器: 评论。Torello, Α. Και Defay, Ε. Electrothermal Coolers: Μια ανασκόπηση.Προχωρημένος. ηλεκτρονικός. alma mater. 8 2101031 (2022).
Nuchokgwe, Υ. Et αϊ. Τεράστια ενεργειακή απόδοση του ηλεκτροκινητικού υλικού σε υψηλό διατάγματος σκανδιναβικού σκανδάλου. Εθνική επικοινωνία. 12, 3298 (2021).
Nair, Β. Et αϊ. Η ηλεκτροθερμική επίδραση των πολυστρωματικών πυκνωτών οξειδίου είναι μεγάλη σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Nature 575, 468-472 (2019).
Torello, Α. Et αϊ. Τεράστιο εύρος θερμοκρασίας σε ηλεκτροθερμικούς αναγεννητές. Science 370, 125-129 (2020).
Wang, Υ. Et αϊ. Υψηλής απόδοσης σύστημα ψύξης στερεάς κατάστασης. Science 370, 129-133 (2020).
Meng, Υ. Et αϊ. Cascade ηλεκτροθερμική συσκευή ψύξης για μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας. Εθνική Ενέργεια 5, 996-1002 (2020).
Olsen, RB & Brown, DD High Efficieincy Direct Conversion of Heat σε ηλεκτρικές μετρήσεις που σχετίζονται με την ηλεκτρική ενέργεια. OLSEN, RB & BROWN, DD Υψηλή απόδοση Άμεση μετατροπή της θερμότητας σε ηλεκτρικές ενεργειακές μετρήσεις πυροφυολογικές μετρήσεις.Olsen, RB και Brown, DD εξαιρετικά αποδοτική άμεση μετατροπή της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια που σχετίζεται με πυροδοτικές μετρήσεις. Olsen, RB & Brown, DD 高效直接将热量转换为电能相关的热释电测量。 Olsen, RB & Brown, DDOlsen, RB και Brown, DD αποτελεσματική άμεση μετατροπή της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια που σχετίζεται με πυροδοτικές μετρήσεις.Ferroelectrics 40, 17-27 (1982).
Pandya, S. et αϊ. Πυκνότητα ενέργειας και ισχύος σε λεπτές σιδηροηλεκτρικές μεμβράνες χαλάρωσης. Εθνική Alma Mater. https://doi.org/10.1038/S41563-018-0059-8 (2018).
Smith, AN & Hanrahan, BM Cascaded Pyroelectric Conversion: Βελτιστοποίηση της μετάβασης της σιδηροηλεκτρικής φάσης και των ηλεκτρικών ζημιών. Smith, AN & Hanrahan, BM Cascaded Pyroelectric Conversion: Βελτιστοποίηση της μετάβασης της σιδηροηλεκτρικής φάσης και των ηλεκτρικών ζημιών.Smith, an και Hanrahan, BM Cascaded Pyroelectric Conversion: Μεταβάσεις σιδηροηλεκτρικής φάσης και βελτιστοποίηση ηλεκτρικής απώλειας. Smith, An & Hanrahan, BM 级联热释电转换: 优化铁电相变和电损耗。 Smith, An & Hanrahan, BMSmith, An και Hanrahan, BM Cascaded Pyroelectric Conversion: Βελτιστοποίηση μεταβάσεων σιδηροηλεκτρικής φάσης και ηλεκτρικές απώλειες.J. Εφαρμογή. φυσική. 128, 24103 (2020).
Hoch, SR Η χρήση σιδηροηλεκτρικών υλικών για τη μετατροπή της θερμικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. διαδικασία. IEEE 51, 838-845 (1963).
Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Cascaded Pyroelectric Energy Converter. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Cascaded Pyroelectric Energy Converter.Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM και Dullea, J. Cascade Pyroelectric Power Converter. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. 级联热释电能量转换器。 Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. 级联热释电能量转换器。Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM και Dullea, J. Cascaded Pyroelectric Power Converters.Ferroelectrics 59, 205-219 (1984).
Sebanov, L. & Borman, Κ. Σχετικά με τα στερεά διαλύματα τανταλικού μολύβδου με υψηλή ηλεκτρολογική επίδραση. Sebanov, L. & Borman, Κ. Σχετικά με τα στερεά διαλύματα τανταλικού μολύβδου με υψηλή ηλεκτρολογική επίδραση.Οι Shebanov L. και Borman Κ. Σε στερεά διαλύματα του τανταλικού μολύβδου με υψηλό ηλεκτρολογικό αποτέλεσμα. Shebanov, L. & Borman, Κ. 关于具有高电热效应的钪铅钪固溶体。 Shebanov, L. & Borman, Κ.Shebanov L. και Borman Κ. Σχετικά με τα στερεά διαλύματα Scandium-Lead-Scandium με υψηλή ηλεκτρολογική επίδραση.Ferroelectrics 127, 143-148 (1992).
Ευχαριστούμε τον N. Furusawa, τον Y. Inoue και τον K. Honda για τη βοήθειά τους στη δημιουργία του MLC. PL, AT, YN, AA, JL, UP, VK, OB και ED Χάρη στο Εθνικό Ίδρυμα Έρευνας του Λουξεμβούργου (FNR) για την υποστήριξη αυτού του έργου μέσω Camelheat C17/MS/11703691/Defay, Massena Pride/15/10935404/Defay- Siebentritt, Thermodat C20/MS/14718071/Defay και Defay και Defay Bridges2021/MS/16282302/cecoha/defay.
Τμήμα Έρευνας και Τεχνολογίας Τμήματος, Λουξεμβούργο Ινστιτούτο Τεχνολογίας (Λίστα), Belvoir, Λουξεμβούργο