光电固态热机的理论与实验研究

发布时间：2022-02-09 09:19

　　基于固态能量转换技术和热释电效应原理,设计并制作了一种光电固态热机系统,其固态工作介质是由银膜、PZT陶瓷薄膜和黄铜薄片组合而成的热电转换元件,可以实现光-热-微机械变形-电的能量转换与电能输出。通过构造出非均匀热场的方法来增强能量转换,研究并分析非均匀热场对光电固态热机工作特性的影响。热电转换元件中的PZT陶瓷薄膜具有热释电性,会因温度变化而产生电荷。为了保证有持续的电能输出,需要对光电固态热机的能量输入进行频率调控,使其温度随时间不断地变化。为了强化能量转换,基于第三热释电效应原理,将热电转换元件表面吸收率设计为非均匀分布,所构造的热场也是非均匀的,由此在材料内部产生的应力梯度将会强化能量转换。实验通过测量输出电压来考察热机对于不同非均匀热场的响应。实验结果表明:在热电转换元件表面吸收率分布未处理情况下,温度分布比较均匀;而改变吸收率分布后,温度分布变得不均匀,存在较大的温度梯度,构造出非均匀热场。吸收率分布未处理情况和修改吸收率分布情况的温度都是随着时间交替地升高与降低,但是修改吸收率分布后的平均温度和温度振幅均高于吸收率分布未处理情况。在等同的输入功率条件下,虽然高吸收率构图的... 

【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

压阻热机结构示意图

压阻热机有一个热机梁和一个弹性梁，当通入直流电时，具并且膨胀，因为热机梁具有压电效应，在机械位移作用下其生的热功率随之变化，导致温度变化并且收缩，因此压阻热械功，并且驱动共振器实现持续振荡。图 1.1 压阻热机结构示意图，Wang 等人[8]提出一种微型二氧化钒固态热机，蒸汽热机与图 1.2 所示。蒸汽热机是利用工质从液体到蒸汽的相变过程做功；而二氧化钒固态热机是利用 VO2从 R 相（T>68℃）到 M产生的相变应力，从而对外输出功。

图 1.3 热释电转换循环实验系统示意图 Huang[10]建立一种数学模型，通过增加次是制作一种热释电材料锆钛酸铅（PZT）与在两个弹性层之间时，次级热释电效应对总T/St 叠层结构中的热释电系数增加超过了 人[11]提出将热释电能量转换装置与纳米级之间的传热梯度较小的问题。因为热板与冷释电材料板在热板与冷板之间振荡，其温度。当冷热源温度分别为 273K 和 388K，，可以获得 0.2%的效率和 0.84mW/m3的输等人[12]设计并制作了一种小型热释电能量热激励下的热释电特性进行了理论分析与，PZT 热释电陶瓷的表面温度与输出电压输出电能密度最大可达到 7.4mJ/cm3。人[13,14]在 PZT 热释电片上蚀刻沟槽，全覆

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硕士论文
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本文编号：3616758