小型热电转换效率测量系统-Mini-PEM

小型热电转换效率测量系统-Mini-PEM


日本Advance Riko公司推出的小型热电转换效率测量系统Mini-PEM可测量热电材料的产生的电量及热电转换效率η。热电转换效率η可以通过产生的电量和热流来获得(电量是通过四探针法获得;热流是通过热流计获得)。 

此外,日本Advance Riko公司热电转换效率测量系统-PEM大气环境下热电材料性能评估系统F-PEM,可实现不同条件下热电材料性能评估。

 

应用领域

+  发电量和热流量的测量;

+  计算热电材料模块的热电转换效率;

+  测量单一热电材料发电量及热流;

+  热电材料性能和寿命评估。

Mini-PEM设备特点


+  可以实现通过自动测量热流量和发电量来获得热电转换效率;

+  可以实现对小型材料块体2-10mm*1-20mmH测量

+  高温面可以加热到500℃

+  操作简单


Mini-PEM基本参数


+  可测内容:热电转换效率,发电量,热流量   

+  在高温面的可控温度范围:50-500℃    

+  气氛:真空   

+  样块大小:方形2-10mm*1-20mm 


Mini-PEM设备概念图

 


Mini-PEM设备结构




Mini-PEM分析软件




■  使用Mini-PEM测量多晶碲化铋单腿器件在不同温差下的热电转换效率



清华大学李敬锋老师课题组新工作:使用Mini-PEM测量多晶碲化铋单腿器件在不同温差下的热电转换效率;该工作中材料的塞贝克系数与电阻率使用ZEM-3测得。(https://doi.org/10.1002/adfm.202009681


■  热电材料的性能评价


近日,来自日本产业技术研究所(AIST)的科研人员使用日本ADVANCERIKO公司的小型热电转换效率测量系统Mini-PEM评价了Bi2Te3合金的热电性能。科研人员使用掺杂了Sb或Se的Bi2Te3合金制备了如图1的单偶热电器件来测量热电转换效率。

图1a Mini-PEM样品单元示意图

图1b Bi2Te3合金单偶热电器件


当热端温度为50℃、100℃、150℃、200℃和220℃时,分别测量各个温度下冷却循环水的进口温度与出口温度,待温度稳定再后进行电学测量(Voltage/Current),后分别绘制电压、输出功率、热流量和热电转换效率与电流关系的曲线。(图2)

图2 电压、输出功率、热流量和热电转换效率与电流的关系曲线


科研人员还使用了同样是日本ADVANCERIKO公司产品的塞贝克系数/电阻测量系统ZEM-3和激光热导仪分别测量了材料(来自同一批次热压法制备的Bi2Te3合金)的热电转换参数(电阻率、热导率、塞贝克系数和热电优值ZT),结果见图3。

图3 材料的热电参数:电阻率(a)、热导率(b)、塞贝克系数(c)和热电优值(ZT)


由以上测量结果可以得知,电压、功率、热流量和热电转换效率均与电流相关。当温度差增加时,以上各项均增大。热流量是通过测量冷却循环水的进出口温度计算得到的。当热端温度为220℃时,可以测得大的功率(0.14W)和热电转换效率(3.1%)。


参考文献:

[1]  XIAOKAI HU, KAZUO NAGASE, PRIYANKA JOOD, MICHIHIRO OHTA, and ATSUSHI YAMAMOTO. Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 44, No. 6, 2015.




更多应用案例,请您致电 010-85120280 或 写信 info@qd-china.com 获取。


1、碲化铋: 




2、样品准备与测试数据:


1. B. Qin et al. / Science 10.1126/science.abi8668 (2021)

2. H. Zhuang et al. / Adv. Funct. Mater. 2021, 2009681

3. B. Cai et al. / Nano Energy 85 (2021) 106040

4. X. Hu et al. / Measurement 171 (2021) 108846

5. P. Ying et al. / Nature Communications (2021) 12:1121

6. P. Jood et al. / J. Mater. Chem. A, 2020,8, 13024-13037

7. Z. Ge et al. / Chemical Engineering Journal 2020, 126407

8. X. Hu et al. / Journal of Electronic Materials Volume 44, pages 1785–1790

9. Y. Takagiwa et al. / ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 43, 48804–48810

国内用户

清华大学

南方科技大学

中国科学院物理研究所

昆明理工大学

太原理工大学

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国外用户

东京大学(日本)

东京理科大学

日本产业技术总和研究所(AIST)

莱布尼茨材料研究所(德国)

高性能热电材料/器件性能测量与表征系列