物理毕业答辩演示课件

.,.,.,1,毕业答辩,答辩人：赵尔志导师：谭树刚,热电材料的应用和前景,.,.,.,2,.,.,.,3,.,.,.,4,研究背景,热电转换技术作为一种新型的清洁能源技术近年来在国际上受到广泛的关注，有望为提高能源利用率、缓解环境污染提供一种综合协调的途径。热电转换技术实施的基础和关键就是-热电材料,我国能源消耗总量已经在 2010 年超过美国之后，我国成为了世界上消耗能源最多的国家。在面临能源消耗量逐年上升的压力的同时，我国能源结构上的不合理以及能源使用率较低也是一个十分显著的问题。我国是一个贫油、少气、多煤的国家，这使得我国的可用能源以煤为主。,能源短缺问题已成为当今世界最突出的问题，但最令人头痛和尴尬的莫过于能量利用效率不高，浪费惊人。，能量做功的有用效率只有25%，最高也就33.3%，超过60%的能量都作为废热白白浪费掉了,21世纪三大最具潜力的新型能源技术太阳能光伏发电技术燃料电池热电效应,.,.,.,5,研究意义,将其应用于工业余热、废热的回收利用以及太阳光热的复合发电，有望为提高能源利用率，是一种新型的能源产生方式。,改变能源结构，有效的缓解全球变暖问题和臭氧漏洞问题,热电材料广泛应用于武器装备、航空航天、微电子技术、科学仪器制造以及生物医学等领域,热电材料具有结构简单、可靠性高、适用范围广、维护成本低、工作寿命长、环境友好等优点，受到人们越来越多的关注,.,.,.,6,文献综述,.,.,.,7,.,.,.,8,发展过程,能量转换率为4%6%，ZT值为1.0以下。,能量转换效率提高达到11%-15%，其ZT值在1.3-1.7之间。,热电转换率增加到15%20%，ZT值达到2.0以上.。,二代,.,.,.,9,存在问题,常温下热电材料热电优值较低,部分热电材料的电热输运机理尚不清楚,材料的电导率仍偏低，而热导率仍偏高，很难同时兼顾材料的电输运和热输运性能,热电材料的高成本问题,导致热电转化率偏低仅为14%（远低于普通发电效率40%）,热电优值较高块体材料，大多数采用多步制备的方法，而且要求原材料是高纯的单质，这些块体材料具有较高的成本,.,.,.,10,解决方向,2.继续寻找塞贝克系数和电导率更高、而热导率更低的新型氧化物热电材料,4.探索和应用新的合成工艺和制备方法,3.进一步探索氧化物热电材料的电输运和热输运机理，通过理论计算对结果进行预测，并与实验相结合相互佐证，避免多走弯路，缩短探索的时间,1.通过掺杂优化材料的热电性能、使用低维热电材料制备梯度化热电材料、,.,.,.,11,新型材料,half-Heusler 化合物、n 型的 MNiSn、p 型的 MCoSb,Ko38Co4Sb12热电材料,有机物化学气相Bi2Te3/Sb2Te3生成超晶格薄膜材料,MCoSb、IrSb3、RhSb3和 CoSb3等二元合金,ZT=2.4,.,.,.,12,ZT值的研究,.,.,.,13,.,.,.,14,材料运用,1,2,温差热电发电,温差热电制冷,.,.,.,15,运用研究,我国工业企业余热发电量远远高于到2020年规划的核电量,建成国际上第一台高效低成本的热电-光电复合发电分布式电站，输出功率超过5千瓦在青海、西藏地区建立总功率达100千瓦的电站。,.,.,.,16,案例分析,半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制。,RTG同位素电池中的钚金属块238它相当于一个热源，其释放出的热量及经过温差热电转换器的转换形成的电流，充分满足了嫦娥三号的能量需求,发动机排气口处安装上固体氧化物燃料电池(SOFC)和热电转换元件该技术能够从一台排量400cc的发动机中回收尾气总能量的2.5%，相当于一台功率400瓦的设备所发电量。,温差热电核电池,尾气发电,半导体制冷器,全球有10亿量汽车，每天10%的汽车，相当于40个核电站的每天的发电量,.,.,.,17,.,.,.,18,研究总结,利用热电效应工作的发电、制冷 没有滑动部件或旋转部件 不会产生往复或回转效应 可长时间连续工作 不会产生对环境有害的物质 环保、可靠、寿命长、易维护 实现模块化和集成化,在环境污染和能源危机日益严重的今天，进行新型热电材料的研究具有很强的现实意义。,.,.,.,19,展望未来,低成本和高热电优值将会是未来相当一段时间内热电材料的研究方向。,鉴于现阶段热电材料的ZT值较低，今后一段时间