【热电资讯】热电转换效率测量系统PEM-2成功落户深圳市清洁能源研究院
发布日期：2021-01-28
导读：当今，化石能源短缺和环境污染问题凸显，能源的多元化和高效多级利用成为解决能源与环境问题的一个重要途径。作为一种绿色能源技术和环保型制冷技术热电转换技术受到学术界和工业界的广泛关注。热电转换技术是利用材料的塞贝克效应与帕尔贴效应将热能和电能进行直接转换的技术，包括热电发电和热电制冷。这种技术具有系统体积小、可靠性高、不排放污染物、适用温度范围广等特点。热电器件可以实现热能和电能的直接转换，在废热回收和固态制冷领域具有重要的研究价值，对热电发电器件的能量转换效率进行精确测量是评价热电材料和器件性能的重要基础。
近日，我司在深圳市清洁能源研究院成功交付使用了热电转换效率测量系统PEM-2。该设备可测量热电材料产生的电量及热电转换效率η（通过产生的电量和热流来获得）。为尽快满足用户的科研需求，Quantum Design中国公司调集技术力量，在满足防疫要求的前提下与用户紧密合作，顺利完成了设备的安装工作，所有技术指标均符合要求，设备正式交付使用。热电材料能够实现热能与电能的直接转换，具有重要的实用价值，热电转换效率是衡量热电材料这种转换能力的一个重要指标，对热电材料的产业化具有重要的指导意义，热电转换效率测量系统PEM-2是能有效测量该指标的仪器。
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| PEM-2主机外观 | Quantum Design中国公司 工程师为客户介绍设备 |
热电转换效率测量系统PEM-2通过高精度的红外线金面反射炉可快速完成性能评估和耐力测试，可以实现热穿透测量，加热过程中，通过气缸加载可以保持接触表面的热阻稳定。在测试过程中，仅通过设置软件即可自动完成温度稳定性的判断、自动调节热电发电模块的负载以及自动控制温度测量，操作十分便捷。PEM-2支持3种样品尺寸，分别为20 mm×20 mm、30 mm×30 mm、40 mm×40 mm，用户可以根据自己的研究需要选择样品单元的大小。
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| 40 mm×40 mm样品单元 | |
PEM-2自推出以来，广受热电领域科研工作者的关注，目前国内装机量已近10台。近期，南方科技大学物理系讲席教授何佳清团队在n型Bi2Te3材料中复合过量的Te单质，通过烧结使Te单质熔化流出，在基体中引入位错。此外，还复合掺杂了Sb元素，使材料中同时存在多种缺陷，从而达到了降低热导率的目的，显著提高ZT优值。使用此材料制备的热电转换器件，实现了3.7 W的大输出功率及6.6%的转换效率，相关成果以“Realizing Record High Performance in n-type Bi2Te3-Based Thermoelectric Materials”为题在Energy & Environmental Science发表[1]。该工作中热电转换器件的大输出功率（Pmax）及转换效率（η）均使用PEM-2测得。
热电转换效率测量系统PEM-2为日本Advance Riko, Inc.生产。日本Advance Riko公司已专业从事“热”相关技术和设备的研究开发近60年，并一直走在相关领域的前端，为世界各地的科学研究及生产活动提供了诸如红外加热、热分析/热常数测量等系统。2018年初，Quantum Design 中国公司将日本Advance Riko公司的新先进热电材料测试设备：小型热电转换效率测量系统Mini-PEM、塞贝克系数/电阻测量系统ZEM、热电转换效率测量系统PEM及大气环境下热电材料性能评估系统F-PEM引进中国。
2018年7月，Quantum Design中国与日本Advance Riko达成协议，作为其热电材料测试设备在中国的代理商继续合作，携手将日本Advance Riko先进的热电相关设备介绍到中国。
目前，所有中国用户购买的日本Advance Riko热电产品，均由Quantum Design中国公司的工程师团队负责安装及售后服务。同时，Quantum Design 中国公司在日本Advance Riko公司的协助下，在北京建立部分热电设备示范实验室和用户服务中心，更好的为中国热电技术的发展提供设备支持和技术服务。
参考文献：
[1]. Bin Zhu, Xixi Liu, Qi Wang, Yang Qiu, Zhong Shu, Zuteng Guo, Yao Tong, Juan Cui, Meng Gu and Jiaqing He, Realizing Record High Performance in n-type Bi2Te3-Based Thermoelectric Materials, Energy & Environmental Science 2020, 13, 2106-2114
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