物理畢業(yè)答辯演示課件

1、....1畢業(yè)答辯答辯人：趙爾志導(dǎo)師：譚樹剛熱電材料的應(yīng)用和前景....2....3....4研究背景熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)作為一種新型的清潔能源技術(shù)近年來在國際上受到廣泛的關(guān)注，有望為提高能源利用率、緩解環(huán)境污染提供一種綜合協(xié)調(diào)的途徑。熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)實施的基礎(chǔ)和關(guān)鍵就是熱電材料我國能源消耗總量已經(jīng)在2010年超過美國之后，我國成為了世界上消耗能源最多的國家。在面臨能源消耗量逐年上升的壓力的同時，我國能源結(jié)構(gòu)上的不合理以及能源使用率較低也是一個十分

2、顯著的問題。我國是一個貧油、少氣、多煤的國家，這使得我國的可用能源以煤為主。能源短缺問題已成為當(dāng)今世界最突出的問題，但最令人頭痛和尷尬的莫過于能量利用效率不高，浪費驚人。，能量做功的有用效率只有25%，最高也就33.3%，超過60%的能量都作為廢熱白白浪費掉了21世紀(jì)三大最具潛力的新型能源技術(shù)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)燃料電池?zé)犭娦?yīng)....5研究意義將其應(yīng)用于工業(yè)余熱、廢熱的回收利用以及太陽光熱的復(fù)合發(fā)電，有望為提高能源利用率，是一種新型的能

3、源產(chǎn)生方式。改變能源結(jié)構(gòu)，有效的緩解全球變暖問題和臭氧漏洞問題熱電材料廣泛應(yīng)用于武器裝備、航空航天、微電子技術(shù)、科學(xué)儀器制造以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域熱電材料具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、適用范圍廣、維護成本低、工作壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點，受到人們越來越多的關(guān)注....6文獻綜述....7....8發(fā)展過程能量轉(zhuǎn)換率為4%—6%，ZT值為1.0以下。能量轉(zhuǎn)換效率提高達到11%15%，其ZT值在1.31.7之間。熱電轉(zhuǎn)換率增加到15%—20%，ZT值達

4、到2.0以上.。二代....9存在問題常溫下熱電材料熱電優(yōu)值較低部分熱電材料的電熱輸運機理尚不清楚材料的電導(dǎo)率仍偏低，而熱導(dǎo)率仍偏高，很難同時兼顧材料的電輸運和熱輸運性能熱電材料的高成本問題導(dǎo)致熱電轉(zhuǎn)化率偏低僅為14%（遠(yuǎn)低于普通發(fā)電效率40%）熱電優(yōu)值較高塊體材料，大多數(shù)采用多步制備的方法，而且要求原材料是高純的單質(zhì)，這些塊體材料具有較高的成本....10解決方向2.繼續(xù)尋找塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率更高、而熱導(dǎo)率更低的新型氧化物熱電材料4.

5、探索和應(yīng)用新的合成工藝和制備方法3.進一步探索氧化物熱電材料的電輸運和熱輸運機理，通過理論計算對結(jié)果進行預(yù)測，并與實驗相結(jié)合相互佐證，避免多走彎路，縮短探索的時間1.通過摻雜優(yōu)化材料的熱電性能、使用低維熱電材料制備梯度化熱電材料、....11新型材料halfHeusler化合物、n型的MNiSn、p型的MCoSbKo38Co4Sb12熱電材料有機物化學(xué)氣相Bi2Te3Sb2Te3生成超晶格薄膜材料MCoSb、IrSb3、RhSb3和Co

6、Sb3等二元合金ZT=2.4....12ZT值的研究....13....14材料運用12溫差熱電發(fā)電溫差熱電制冷....15運用研究我國工業(yè)企業(yè)余熱發(fā)電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于到2020年規(guī)劃的核電量建成國際上第一臺高效低成本的熱電光電復(fù)合發(fā)電分布式電站，輸出功率超過5千瓦在青海、西藏地區(qū)建立總功率達100千瓦的電站。....16案例分析半導(dǎo)體制冷片是電流換能型片件，通過輸入電流的控制，可實現(xiàn)高精度的溫度控制。RTG同位素電池中的钚金屬塊238它相當(dāng)

7、于一個熱源，其釋放出的熱量及經(jīng)過溫差熱電轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換形成的電流，充分滿足了嫦娥三號的能量需求發(fā)動機排氣口處安裝上固體氧化物燃料電池(SOFC)和熱電轉(zhuǎn)換元件該技術(shù)能夠從一臺排量400cc的發(fā)動機中回收尾氣總能量的2.5%，相當(dāng)于一臺功率400瓦的設(shè)備所發(fā)電量。溫差熱電核電池尾氣發(fā)電半導(dǎo)體制冷器全球有10億量汽車，每天10%的汽車，相當(dāng)于40個核電站的每天的發(fā)電量....17....18研究總結(jié)利用熱電效應(yīng)工作的發(fā)電、制冷沒有滑動部件或旋

8、轉(zhuǎn)部件不會產(chǎn)生往復(fù)或回轉(zhuǎn)效應(yīng)可長時間連續(xù)工作不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)環(huán)保、可靠、壽命長、易維護實現(xiàn)模塊化和集成化在環(huán)境污染和能源危機日益嚴(yán)重的今天，進行新型熱電材料的研究具有很強的現(xiàn)實意義。....19展望未來低成本和高熱電優(yōu)值將會是未來相當(dāng)一段時間內(nèi)熱電材料的研究方向。鑒于現(xiàn)階段熱電材料的ZT值較低，今后一段時間內(nèi)熱電材料的應(yīng)用暫時會向低品位熱源利用方向傾斜，加大對汽車尾氣、垃圾燃燒、火力發(fā)電等方面的應(yīng)用，提高能源的利用率，較少對環(huán)境