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廣東鴻凱智能科技有限公司 2018-04-23 點擊1762次
每年在美國生產(chǎn)的能源中,，近70％被浪費掉,。大部分的熱量都低于100攝氏度，并且多產(chǎn)生于諸如電腦,、汽車或大型工業(yè)過程等來源,。加利福尼亞大學伯克利分校的工程師開發(fā)出了一種薄膜系統(tǒng)，可以將這種系統(tǒng)應用于這種廢熱源,，從而以這種技術史無前例的水平產(chǎn)生能量,。
該薄膜系統(tǒng)使用了一種叫做熱釋電轉換的過程，工程師們的新研究表明,，這種技術非常適合于100攝氏度以下的熱能供應，稱為低質廢熱,。熱釋電轉換就像許多把熱能轉化為能量的系統(tǒng)一樣,，利用熱力學循環(huán)最有效，類似于汽車發(fā)動機的工作原理,。但與汽車發(fā)動機不同,，熱釋電轉換可以在固體狀態(tài)下完全實現(xiàn)，沒有移動部件,，因為它將廢熱轉化為電能,。
新的研究結果表明，這種納米薄膜技術可能對安裝和收集高速電子產(chǎn)品的廢熱特別有吸引力,，但可能有很大的應用范圍,。對于波動的熱源，研究報告指出,，與其他形式的熱釋電能量轉換相比,，薄膜可以將更多能量密度、功率密度和效率水平的廢熱轉化為可用能量,。
材料科學與工程副教授Lane Martin說：“我們知道我們需要新能源,，但我們還需要在利用我們已有的能源方面做得更好，這些薄膜可以幫助我們擠出比我們今天所獲得的更多能源,?！?/span>
這項研究于4月16日在Nature Materials雜志上發(fā)表。這項研究部分得到陸軍研究辦公室和國家科學基金會的資助,。
熱釋電行為早已被人們所知,，但準確測量熱釋電系統(tǒng)的薄膜性能仍然是一個挑戰(zhàn)。這項新研究的一個重要貢獻是提高熱釋電物理的理解,。
Martin的研究團隊合成了厚度僅為50-100納米的薄膜,，然后與伯克利機械工程副教授Chris Dames一起制作并測試了基于這些薄膜的熱電裝置結構。這些結構允許工程師同時測量所產(chǎn)生的溫度和電流,，并利用熱量來測試設備的發(fā)電能力,， 所有這些都在厚度小于100納米的薄膜上進行,。
Martin說：“通過創(chuàng)建一個薄膜器件，我們可以快速地從系統(tǒng)中獲得熱量,，從而使我們能夠以前所未有的水平訪問訪問熱電源,。我們所做的就是在這個系統(tǒng)中利用熱能和電場，我們可以提取能量,?！?/span>
本研究報告轉換能量密度的熱釋電能源的新紀錄（1.06焦耳/立方厘米），功率密度（526瓦/立方厘米）和效率（卡諾效率,，19%是對熱機的效率標準度量單位）,。這一系列研究的下一步將是更好地將薄膜材料優(yōu)化為特定的廢熱流和溫度。
來源：University of California - Berkeley
文獻信息：Shishir Pandya et al, Pyroelectric energy conversion with large energy and power density in relaxor ferroelectric thin films, Nature Materials (2018). DOI: 10.1038/s41563-018-0059-8
來源：智識咨詢
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