Ofri sous dirab nan elektrisite se youn nan defi ki pi enpòtan nan syèk sa a. Zòn rechèch nan materyèl rekòlte enèji sòti nan motivasyon sa a, ki gen ladan thermoelectric1, photovoltaic2 ak thermophotovoltaics3. Malgre ke nou manke materyèl ak aparèy ki kapab rekòlte enèji nan seri a Joule, materyèl pyroelectric ki ka konvèti enèji elektrik nan chanjman tanperati peryodik yo konsidere kòm detèktè4 ak rekoltè enèji5,6,7. Isit la nou te devlope yon makroskopik tèmik enèji rekolt nan fòm lan nan yon condensateur multilayer te fè nan 42 gram nan tantalat scandium plon, pwodwi 11.2 J nan enèji elektrik pou chak sik tèmodinamik. Chak modil pyroelectric ka jenere dansite enèji elektrik jiska 4.43 j cm-3 pou chak sik. Nou menm tou nou montre ke de modil sa yo ki peze 0.3 g yo ase yo kontinyèlman pouvwa otonòm rekoltè enèji ak entegre mikrokontroleur ak detèktè tanperati. Finalman, nou montre ke pou yon seri tanperati nan 10 K, sa yo kondansateur multilayer ka rive jwenn 40% efikasite Carnot. Pwopriyete sa yo se akòz (1) chanjman faz feroelèktrik pou efikasite segondè, (2) ki ba flit aktyèl yo anpeche pèt, ak (3) vòltaj pann segondè. Sa yo makroskopik, évolutive ak efikas rekolt pouvwa pyroelectric ap reimagining jenerasyon pouvwa tèmik.
Konpare ak gradyan nan tanperati espasyal ki nesesè pou materyèl tèrmik, rekòlte enèji nan materyèl tèrmik mande pou monte bisiklèt tanperati a sou tan. Sa vle di yon sik tèmodinamik, ki pi byen dekri nan dyagram entropi (s) (T) dyagram lan. Figi 1A montre yon konplo ST tipik nan yon materyèl ki pa lineyè pyroelectric (NLP) ki demontre yon tranzisyon faz feroelèktrik jaden-kondwi nan jaden faz scandium (PST). Seksyon yo ble ak vèt nan sik la sou dyagram nan ST koresponn ak enèji nan konvèti elektrik nan sik la Olson (de izotèrmik ak de seksyon isopole). Isit la nou konsidere de sik ak menm chanjman nan jaden elektrik (jaden sou yo ak sou) ak chanjman tanperati ΔT, kwake ak diferan tanperati inisyal. Sik vèt la pa sitiye nan rejyon an tranzisyon faz e konsa gen yon zòn pi piti anpil pase sik la ble ki sitiye nan rejyon an tranzisyon faz. Nan dyagram nan ST, pi gwo a zòn nan, pi gwo enèji a kolekte. Se poutèt sa, tranzisyon an faz dwe kolekte plis enèji. Bezwen an pou gwo monte bisiklèt nan zòn nan NLP se trè menm jan ak bezwen an pou aplikasyon pou elektwotèmal9, 10, 11, 12 kote PST multilayer kondansateur (MLCs) ak PVDF ki baze sou terpolymers dènyèman te montre ekselan pèfòmans ranvèse. Estati pèfòmans refwadisman nan sik 13,14,15,16. Se poutèt sa, nou te idantifye PST MLCs nan enterè pou rekòlte enèji tèmik. Echantiyon sa yo te dekri konplètman nan metòd yo ak karakterize nan nòt siplemantè 1 (optik mikroskopi elektwonik), 2 (X-ray difraksyon) ak 3 (kalorimetri).
Yon, trase nan yon entropi (s) -mperature (t) trase ak jaden elektrik sou yo ak sou aplike nan materyèl NLP ki montre tranzisyon faz. De sik koleksyon enèji yo montre nan de zòn tanperati diferan. Sik yo ble ak vèt rive andedan ak deyò tranzisyon an faz, respektivman, epi fini nan rejyon trè diferan nan sifas la. B, de PST MLC bag unipolar, 1 mm epè, mezire ant 0 ak 155 kV CM-1 nan 20 ° C ak 90 ° C, respektivman, ak korespondan Olsen sik yo. Lèt ABCD yo refere a diferan eta nan sik la Olson. AB: MLC yo te chaje a 155 kV CM-1 a 20 ° C. BC: MLC te kenbe nan 155 kV CM-1 ak tanperati a te leve soti vivan nan 90 ° C. CD: MLC ekoulman nan 90 ° C. DA: MLC refwadi a 20 ° C nan jaden zewo. Zòn ble a koresponn ak pouvwa a opinyon ki nesesè yo kòmanse sik la. Zòn nan zoranj se enèji a kolekte nan yon sèl sik. C, tèt panèl, vòltaj (nwa) ak aktyèl (wouj) kont tan, Suivi pandan menm sik la Olson kòm b. De foure yo reprezante anplifikasyon vòltaj ak aktyèl nan pwen kle nan sik la. Nan panèl la pi ba, koub yo jòn ak vèt reprezante tanperati ki koresponn lan ak koub enèji, respektivman, pou yon 1 mm epè MLC. Enèji se kalkile soti nan koub aktyèl la ak vòltaj sou panèl la tèt. Enèji negatif koresponn ak enèji kolekte a. Etap ki koresponn a lèt majiskil yo nan kat figi yo se menm jan ak nan sik la Olson. Sik AB'cd a koresponn ak sik la Stirling (plis nòt 7).
kote E ak D yo se jaden elektrik la ak jaden an deplasman elektrik, respektivman. ND ka jwenn endirèkteman nan sikwi a DE (Fig. 1B) oswa dirèkteman pa kòmanse yon sik tèmodinamik. Metòd ki pi itil yo te dekri nan Olsen nan travay pyonye l 'sou kolekte enèji pyroelectric nan ane 1980 yo17.
Sou fig frans. 1B montre de monopolar de pasan nan 1 mm epè PST-MLC echantiyon reyini nan 20 ° C ak 90 ° C, respektivman, sou yon seri de 0 a 155 kV CM-1 (600 V). De sik sa yo ka itilize pou kalkile endirèkteman enèji ki kolekte nan sik Olson yo montre nan Figi 1A. An reyalite, sik la Olsen konsiste de de branch Isofield (isit la, zewo jaden nan branch nan DA ak 155 kV CM-1 nan branch BC) ak de branch izotèrmik (isit la, 20 ° с ak 20 ° с nan branch AB). C nan branch CD a) enèji yo kolekte pandan sik la koresponn ak rejyon yo zoranj ak ble (EDD entegral). Enèji kolekte ND a se diferans ki genyen ant enèji opinyon ak pwodiksyon, sa vle di sèlman zòn nan zoranj nan fig. 1b. Sik sa a patikilye Olson bay yon dansite enèji ND nan 1.78 j cm-3. Sik la Stirling se yon altènativ a sik la Olson (Siplemantè Nòt 7). Paske etap nan chaj konstan (louvri sikwi) se pi fasil rive jwenn, dansite nan enèji ekstrè soti nan Fig. 1b (sik AB'cd) rive nan 1.25 j cm-3. Sa a se sèlman 70% nan sa ki sik la Olson ka kolekte, men ekipman rekòlte senp fè li.
Anplis de sa, nou dirèkteman mezire enèji a kolekte pandan sik la Olson pa dinamize PST MLC a lè l sèvi avèk yon etap kontwòl tanperati Linkam ak yon mèt sous (metòd). Figi 1C nan tèt la ak nan insets yo respektif montre aktyèl la (wouj) ak vòltaj (nwa) kolekte sou menm 1 mm epè PST MLC a kòm pou bouk la De ale atravè tout sik la menm Olson. Aktyèl la ak vòltaj fè li posib yo kalkile enèji a kolekte, ak koub yo yo montre nan fig frans. 1C, anba (vèt) ak tanperati (jòn) nan tout sik la. Lèt yo ABCD reprezante menm sik la Olson nan Fig. 1. MLC chaje rive pandan janm la AB epi li se te pote soti nan yon aktyèl ki ba (200 µA), se konsa sourcemeter ka byen kontwole chaje. Konsekans sa a aktyèl konstan inisyal la se ke koub la vòltaj (nwa koub) se pa lineyè akòz ki pa lineyè potansyèl deplasman jaden an D PST (Fig. 1C, tèt antre). Nan fen chaje, 30 MJ nan enèji elektrik ki estoke nan MLC a (pwen B). MLC a Lè sa a, chofe ak yon aktyèl negatif (ak Se poutèt sa yon aktyèl negatif) se pwodwi pandan y ap vòltaj la rete nan 600 V. Apre 40 s, lè tanperati a rive nan yon plato nan 90 ° C, sa a te aktyèl rekonpanse, byenke echantiyon an etap pwodwi nan sikwi a yon pouvwa elektrik nan 35 MJ pandan sa a isofield (dezyèm antre nan Fig. 1c, tèt). Se vòltaj la sou MLC a (branch CD) Lè sa a, redwi, sa ki lakòz yon lòt 60 MJ nan travay elektrik. Enèji nan pwodiksyon total se 95 MJ. Enèji kolekte a se diferans ki genyen ant enèji nan opinyon ak pwodiksyon, ki bay 95 - 30 = 65 MJ. Sa a koresponn ak yon dansite enèji nan 1.84 j cm-3, ki se trè pre ND a extrait soti nan bag la de. Repwodibilite nan sik sa a Olson te anpil teste (Siplemantè Nòt 4). Pa plis ogmante vòltaj ak tanperati a, nou reyalize 4.43 J cm-3 lè l sèvi avèk Olsen sik nan yon 0.5 mm epè PST MLC sou yon seri tanperati nan 750 V (195 kV CM-1) ak 175 ° C (Siplemantè Nòt 5). Sa a se kat fwa pi plis pase pèfòmans nan pi bon rapòte nan literati a pou sik dirèk Olson ak te jwenn sou fim mens nan Pb (Mg, Nb) O3-Pbtio3 (PMN-PT) (1.06 j cm-3) 18 (cm. Pèfòmans sa a te rive akòz aktyèl la ki ba anpil nan MLCs sa yo (<10−7 A nan 750 V ak 180 ° C, gade detay nan nòt siplemantè 6) - yon pwen enpòtan mansyone pa Smith et al.19 -nan kontras ak materyèl yo itilize nan etid pi bonè17,20. Pèfòmans sa a te rive akòz aktyèl la ki ba anpil nan MLCs sa yo (<10−7 A nan 750 V ak 180 ° C, gade detay nan nòt siplemantè 6) - yon pwen enpòtan mansyone pa Smith et al.19 -nan kontras ak materyèl yo itilize nan etid pi bonè17,20. : Э (ыo ыs ыs ыs бo н н н н с у б б б б б б б б б б б б Â 19 - о отличие от к материалам, исполззованныы в более ранних исследованих17,20. Karakteristik sa yo te reyalize akòz aktyèl la ki ba anpil flit nan sa yo MLCs (<10-7 A nan 750 V ak 180 ° C, gade Siplemantè Nòt 6 pou plis detay) - yon pwen kritik mansyone pa Smith et al. 19 - Kontrèman a materyèl yo itilize nan pi bonè etid17,20.由于这些 MLC 的泄漏电流非常低 （在 750 V 和 180 ° C 时 <10-7 A ， 请参见补充说明 6 中的详细信息） —— Smith 等人 19 提到的关键点 —— 相比之下 ， 已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料 17,20。由于 MLC 的 泄漏 （在 在 在 750 V 和 180 ° C 时 <10-7 A ， 参见 补充 说明 6 中 详细 信息））相比之下 已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料 已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料 17.20。 П э э э э э э э э н н н н п и — — — — — — — — — — — — — —. ключевой момент, упомнутый смитом и др. 19 - aveя сравнения, ыыли достигнуты эти характеристики. Depi aktyèl la flit nan sa yo MLCs se trè ba (<10-7 A nan 750 V ak 180 ° C, gade nòt siplemantè 6 pou plis detay) - yon pwen kle mansyone pa Smith et al. 19 - Pou konparezon, pèfòmans sa yo te reyalize.nan materyèl yo itilize nan etid pi bonè 17,20.
Menm kondisyon yo (600 V, 20-90 ° C) aplike nan sik la Stirling (Siplemantè Nòt 7). Kòm espere nan rezilta yo nan sik la DE, sede a te 41.0 MJ. Youn nan karakteristik ki pi frape nan sik Stirling se kapasite yo nan anplifye vòltaj inisyal la nan efè a thermoelectric. Nou obsève yon benefis vòltaj ki rive jiska 39 (ki soti nan yon premye vòltaj nan 15 V nan yon vòltaj fen ki rive jiska 590 V, gade Siplemantè Fig. 7.2).
Yon lòt karakteristik distenktif nan sa yo MLCs se yo ke yo se objè makroskopik gwo ase yo kolekte enèji nan seri a Joule. Se poutèt sa, nou konstwi yon Harvester pwototip (HARV1) lè l sèvi avèk 28 mlc PST 1 mm epè, apre menm konsepsyon an plak paralèl ki dekri nan Torello et al.14, nan yon matris 7 × 4 jan yo montre nan Fig. Tanperati a chalè-yo te gen yon ponp ki pa gen okenn pyèj. Kolekte jiska 3.1 J lè l sèvi avèk sik la Olson ki dekri nan fig frans. 2A, rejyon izotèrmik nan 10 ° C ak 125 ° C ak rejyon isofield nan 0 ak 750 V (195 kV CM-1). Sa a koresponn ak yon dansite enèji nan 3.14 j cm-3. Sèvi ak sa a konbine, mezi yo te pran anba kondisyon divès kalite (Fig. 2B). Remake byen ke 1.8 J te jwenn sou yon seri tanperati nan 80 ° C ak yon vòltaj nan 600 V (155 kV CM-1). Sa a se nan bon akò avèk deja mansyone 65 MJ a pou 1 mm epè PST MLC anba menm kondisyon yo (28 × 65 = 1820 MJ).
Yon, konfigirasyon eksperimantal nan yon pwototip reyini Harv1 ki baze sou 28 MLC PSTS 1 mm epè (4 ranje × 7 kolòn) kouri sou sik Olson. Pou chak nan kat etap sa yo sik, tanperati a ak vòltaj yo bay nan pwototip la. Odinatè a kondwi yon ponp peristaltic ki sikile yon likid dielèktrik ant rezèvwa yo frèt ak cho, de tiyo, ak yon sous pouvwa. Odinatè a tou itilize tèrmokoup yo kolekte done sou vòltaj la ak aktyèl apwovizyone nan pwototip a ak tanperati a nan konbine a soti nan ekipman pou pouvwa a. B, enèji (koulè) kolekte pa 4 × 7 pwototip MLC nou yo kont ranje tanperati (aks x) ak vòltaj (aks y) nan eksperyans diferan.
Yon vèsyon pi gwo nan Harvester a (Harv2) ak 60 PST MLC 1 mm epè ak 160 PST MLC 0.5 mm epè (41.7 g materyèl aktif pyroelectric) te bay 11.2 J (Siplemantè Remak 8). Nan lane 1984, Olsen te fè yon enèji ki baze sou 317 g nan yon fèblan-doped Pb (Zr, Ti) O3 konpoze ki kapab génération 6.23 J nan elektrisite nan yon tanperati ki sou 150 ° C (Ref. 21). Pou sa a konbine, sa a se sèlman lòt valè ki disponib nan seri a Joule. Li te jis plis pase mwatye valè a nou reyalize ak prèske sèt fwa bon jan kalite a. Sa vle di ke dansite enèji nan Harv2 se 13 fwa pi wo.
Peryòd sik la Harv1 se 57 segonn. Sa a pwodwi 54 MW nan pouvwa ak 4 ranje nan 7 kolòn nan 1 mm epè MLC kouche. Pou pran li yon sèl etap pi lwen, nou bati yon konbine twazyèm (Harv3) ak yon 0.5mm epè PST MLC ak konfigirasyon menm jan ak Harv1 ak Harv2 (Siplemantè Nòt 9). Nou mezire yon tan thermalization nan 12.5 segonn. Sa a koresponn ak yon tan sik nan 25 s (Siplemantè Fig. 9). Enèji a kolekte (47 MJ) bay yon pouvwa elektrik nan 1.95 MW pou chak MLC, ki an vire pèmèt nou imajine ke Harv2 pwodui 0.55 W (apeprè 1.95 MW × 280 PST MLC 0.5 mm epè). Anplis de sa, nou fo transfè chalè lè l sèvi avèk simulation eleman fini (COMSOL, Siplemantè Remak 10 ak Tablo Siplemantè 2-4) ki koresponn a eksperyans yo Harv1. Modèl eleman fini fè li posib predi valè pouvwa prèske yon lòd nan grandè pi wo (430 MW) pou menm kantite kolòn PST pa eklèsi MLC a 0.2 mm, lè l sèvi avèk dlo kòm yon awozaj, ak restore matris la a 7 ranje. × 4 kolòn (nan adisyon a, te gen 960 MW lè tank la te pwochen nan konbine a, Siplemantè Fig. 10b).
Pou demontre itilite nan pèseptè sa a, yo te yon sik Stirling aplike nan yon demonstratè kanpe pou kont li ki gen ladan sèlman de 0.5 mm epè PST MLCs kòm pèseptè chalè, yon switch segondè vòltaj, yon switch vòltaj ki ba ak CAPACITOR depo, yon konvètisè DC/DC, yon microcontroller pouvwa ki ba). Awondisman an mande pou kondansateur nan depo yo dwe okòmansman chaje nan 9V ak Lè sa a, kouri otonòm pandan y ap tanperati a nan de MLCs chenn yo soti nan -5 ° C a 85 ° C, isit la nan sik nan 160 s (plizyè sik yo montre nan nòt siplemantè 11). Nòmalman, de MLCs ki peze sèlman 0.3g ka otonòm kontwole sistèm sa a gwo. Yon lòt karakteristik enteresan se ke konvètisè a vòltaj ki ba se kapab nan konvèti 400V a 10-15V ak 79% efikasite (Siplemantè Remak 11 ak Siplemantè Figi 11.3).
Finalman, nou evalye efikasite nan sa yo modil MLC nan konvèti enèji tèmik nan enèji elektrik. Se faktè a bon jan kalite η nan efikasite defini kòm rapò a nan dansite a nan kolekte enèji elektrik la nd nan dansite nan chalè a apwovizyone Qin (Siplemantè nòt 12):
Figi 3a, b montre efikasite η ak efikasite pwopòsyonèl ηr nan sik la Olsen, respektivman, kòm yon fonksyon nan seri a tanperati nan yon 0.5 mm epè PST MLC. Tou de ansanm done yo bay pou yon jaden elektrik nan 195 kV CM-1. Efikasite a (sa a) rive nan 1.43%, ki se ekivalan a 18% nan ηr. Sepandan, pou yon seri tanperati 10 K soti nan 25 ° C a 35 ° C, ηr rive nan valè jiska 40% (koub ble nan Fig. 3B). Sa a se de fwa valè a li te ye pou NLP materyèl anrejistre nan PMN-PT fim (ηr = 19%) nan seri a tanperati a 10 K ak 300 kV CM-1 (Ref. 18). Chenn tanperati ki anba a 10 K yo pa te konsidere paske isterez tèmik nan PST MLC a se ant 5 ak 8 K. Rekonesans nan efè pozitif nan tranzisyon faz sou efikasite se kritik. An reyalite, valè yo pi bon nan η ak ηr yo prèske tout jwenn nan tanperati inisyal la TI = 25 ° C nan Fig. 3a, b. Sa a se akòz yon tranzisyon faz fèmen lè pa gen okenn jaden aplike ak tanperati a Curie TC se alantou 20 ° C nan sa yo MLCs (Siplemantè nòt 13).
a, b, efikasite η ak efikasite pwopòsyonèl nan sik la Olson (a) ({eta} _ {{rm {r}} }},) (B) pou MPC PST 0.5 mm epè a, tou depann de entèval tanperati a .TSPAN.
Obsèvasyon an lèt gen de enplikasyon enpòtan: (1) nenpòt ki monte bisiklèt efikas dwe kòmanse nan tanperati ki pi wo a TC pou yon tranzisyon faz jaden-pwovoke (ki soti nan paraelectric a ferroelectric) rive; (2) Materyèl sa yo pi efikas nan kouri fwa tou pre TC. Malgre ke efikasite gwo-echèl yo montre nan eksperyans nou yo, ranje a tanperati limite pa pèmèt nou reyalize gwo efikasite absoli akòz limit la Carnot ((Delta T/T)). Sepandan, efikasite nan ekselan demontre pa sa yo MLC PST jistifye Olsen lè li mansyone ke "yon klas ideyal 20 rejenerasyon motè thermoelectric opere nan tanperati ki genyen ant 50 ° C ak 250 ° C ka gen yon efikasite nan 30%" 17. Pou rive nan valè sa yo ak tès konsèp la, li ta itil yo sèvi ak doped PSTs ak TCs diferan, jan yo te etidye pa Shebanov ak Borman. Yo te montre ke TC nan PST ka varye soti nan 3 ° C (SB dopan) a 33 ° C (Ti dopan) 22. Se poutèt sa, nou ipotèz ki pwochen jenerasyon pyroelectric regenerators ki baze sou doped PST MLCs oswa lòt materyèl ki gen yon fò tranzisyon faz premye lòd kapab fè konpetisyon ak pi bon pouvwa a pouvwa.
Nan etid sa a, nou envestige MLCs te fè soti nan PST. Aparèy sa yo konpoze de yon seri de PT ak PST elektwòd, kijan plizyè kondansateur yo ki konekte nan paralèl. PST te chwazi paske li se yon ekselan materyèl EC ak Se poutèt sa yon materyèl potansyèlman ekselan NLP. Li montre yon byen file premye-lòd ferroelectric-paraelectric tranzisyon faz alantou 20 ° C, ki endike ke chanjman entropi li yo se menm jan ak sa yo ki montre nan Fig. 1. MLC ki sanble yo te konplètman dekri pou EC13,14 aparèy. Nan etid sa a, nou itilize 10.4 × 7.2 × 1 mm³ ak 10.4 × 7.2 × 0.5 mm³ MLCs. MLCs ak yon epesè nan 1 mm ak 0.5 mm yo te fè soti nan 19 ak 9 kouch nan PST ak yon epesè nan 38.6 µm, respektivman. Nan tou de ka yo, yo te mete kouch PST enteryè a ant 2.05 µm elektwòd platin epè. Konsepsyon sa yo MLCs sipoze ke 55% nan PSTs yo aktif, ki koresponn a pati ki genyen ant elektwòd yo (Siplemantè Nòt 1). Zòn nan electrodes aktif te 48.7 mm2 (Siplemantè Tab 5). MLC PST te prepare pa reyaksyon faz solid ak metòd Distribisyon. Detay yo nan pwosesis la preparasyon yo te dekri nan yon atik anvan14. Youn nan diferans ki genyen ant PST MLC ak atik la anvan se lòd la nan B-sit, ki afekte anpil pèfòmans nan EC nan PST. Lòd la nan B-sit nan PST MLC se 0.75 (Siplemantè Nòt 2) jwenn nan sinterizasyon nan 1400 ° C ki te swiv pa dè santèn de èdtan long rkwir nan 1000 ° C. Pou plis enfòmasyon sou PST MLC, gade Nòt Siplemantè 1-3 ak Siplemantè Tab 5.
Se konsèp prensipal la nan etid sa a ki baze sou sik la Olson (Fig. 1). Pou tankou yon sik, nou bezwen yon rezèvwa cho ak frèt ak yon ekipman pou pouvwa ki kapab siveyans ak kontwole vòltaj la ak aktyèl nan modil yo divès kalite MLC. Sa yo sik dirèk itilize de konfigirasyon diferan, sètadi (1) Linkam modil chofaj ak refwadisman yon sèl MLC ki konekte nan yon Keithley 2410 sous pouvwa, ak (2) twa prototip (Harv1, Harv2 ak Harv3) nan paralèl ak enèji nan menm sous. Nan denyé ka sa a, yo te itilize yon likid dielèktrik (lwil silikone ki gen yon viskozite 5 CP nan 25 ° C, ki te achte nan men Sigma Aldrich) pou echanj chalè ant de rezèvwa yo (cho ak frèt) ak MLC. Rezèvwa tèmik la konsiste de yon veso vè ki te ranpli avèk likid dielèktrik epi yo mete l sou tèt plak tèmik la. Depo frèt konsiste de yon beny dlo ak tib likid ki gen likid dielèktrik nan yon veso plastik gwo plen ak dlo ak glas. De tiyo twa-fason zongle (achte nan men biyo-chem fluidic) yo te mete nan chak fen nan konbine a byen chanje likid soti nan yon rezèvwa nan yon lòt (Figi 2A). Pou asire tèmik ekilib ant pake a PST-MLC ak awozaj la, yo te peryòd la sik pwolonje jouk nan Inlet la ak thermocouples (tankou fèmen ke posib nan pake a PST-MLC) te montre menm tanperati a. Script nan Piton jere ak senkronize tout enstriman mizik (mèt sous, ponp, tiyo, ak tèrmokoupl) nan kouri sik la Olson kòrèk, sètadi bouk la awozaj kòmanse monte bisiklèt nan chemine a PST apre yo fin mèt la sous chaje pou yo chofe nan vle a aplike vòltaj pou yo bay Olson sik.
Altènativman, nou te konfime mezi sa yo dirèk nan enèji kolekte ak metòd endirèk. Metòd sa yo endirèk yo baze sou deplasman elektrik (D) - jaden elektrik (E) pasan jaden kolekte nan diferan tanperati, ak pa kalkile zòn nan ant de de pasan, yon moun ka avèk presizyon estime konbyen enèji ka kolekte, jan yo montre nan figi a. Nan Figi 2. .1b. Sa yo de pasan yo tou kolekte lè l sèvi avèk mèt Keithley sous.
Ven-uit 1 mm epè PST MLCs yo te reyini nan yon 4-ranje, 7-kolòn estrikti plak paralèl dapre konsepsyon an ki dekri nan referans lan. 14. Diferans likid ant ranje PST-MLC se 0.75mm. Sa a se reyalize pa ajoute bann nan doub-sided tep kòm bag likid alantou bor yo nan PST MLC la. PST MLC a se elektrik konekte nan paralèl ak yon pon epoksidik an ajan an kontak ak kondwi yo electrodes. Apre sa, fil yo te kole ak résine epoksidik ajan nan chak bò nan tèminal yo electrodes pou koneksyon ak ekipman pou pouvwa a. Finalman, insert estrikti a tout antye nan kawotchou a poliolefin. Se lèt la kole nan tib la likid asire bon sele. Finalman, 0.25 mm epè K-tip thermokouples yo te bati nan chak fen nan estrikti a PST-MLC kontwole Inlet la ak priz tanperati likid. Pou fè sa, kawotchou a dwe premye twou. Apre enstale thermocouple a, aplike menm adezif la tankou anvan ant kawotchou a tèrmokaple ak fil retabli sele a.
Uit prototip separe yo te bati, kat nan yo ki te gen 40 0.5 mm epè MLC PSTs distribye kòm plak paralèl ak 5 kolòn ak 8 ranje, ak kat ki rete yo te gen 15 1 mm epè MLC PSTs chak. Nan 3-kolòn × 5-ranje estrikti plak paralèl. Kantite total PST MLC yo te itilize te 220 (160 0.5 mm epè ak 60 PST MLC 1 mm epè). Nou rele sa yo de subunit Harv2_160 ak Harv2_60. Diferans nan likid nan pwototip HARV2_160 la konsiste de de kasèt doub-sided 0.25 mm epè ak yon fil 0.25 mm epè ant yo. Pou pwototip Harv2_60 la, nou repete menm pwosedi a, men lè l sèvi avèk 0.38 mm fil epè. Pou simetri, HARV2_160 ak Harv2_60 gen pwòp sikui likid yo, ponp, tiyo ak bò frèt (Siplemantè Remak 8). De inite Harv2 pataje yon rezèvwa chalè, yon veso 3 lit (30 cm x 20 cm x 5 cm) sou de plak cho ak leman wotasyon. Tout uit prototip endividyèl yo elektrik konekte nan paralèl. Subunit Harv2_160 ak Harv2_60 travay an menm tan nan sik la Olson ki kapab lakòz yon rekòt enèji nan 11.2 J.
Mete 0.5mm epè PST MLC nan kawotchou poliolefin ak tep doub bò ak fil sou tou de bò yo kreye espas pou likid koule. Akòz gwosè ti li yo, yo te pwototip a mete akote yon valv rezèvwa cho oswa frèt, minimize fwa sik.
Nan PST MLC, se yon jaden konstan elektrik aplike pa aplike yon vòltaj konstan nan branch lan chofaj. Kòm yon rezilta, se yon aktyèl tèmik negatif pwodwi ak enèji ki estoke. Apre chofaj PST MLC a, se jaden an retire (V = 0), ak enèji ki estoke nan li retounen tounen nan kontwa an sous, ki koresponn ak yon sèl plis kontribisyon nan enèji a kolekte. Finalman, ak yon vòltaj V = 0 aplike, MLC PSTs yo refwadi nan tanperati inisyal yo pou ke sik la ka kòmanse ankò. Nan faz sa a, enèji pa kolekte. Nou kouri sik la Olsen lè l sèvi avèk yon Keithley 2410 Sourcemeter, chaje PST MLC a soti nan yon sous vòltaj ak mete match aktyèl la nan valè ki apwopriye a pou ke pwen ase yo te ranmase pandan faz la chaje pou kalkil enèji serye.
Nan sik Stirling, PST MLCs yo te chaje nan mòd sous vòltaj nan yon valè premye jaden elektrik (inisyal vòltaj VI> 0), yon aktyèl konfòmite vle pou ke etap la chaje pran alantou 1 s (ak pwen ase yo sanble pou yon kalkil serye nan enèji a) ak tanperati frèt. Nan sik Stirling, PST MLCs yo te chaje nan mòd sous vòltaj nan yon valè premye jaden elektrik (inisyal vòltaj VI> 0), yon aktyèl konfòmite vle pou ke etap la chaje pran alantou 1 s (ak pwen ase yo sanble pou yon kalkil serye nan enèji a) ak tanperati frèt. В циклах Стирлинга PST MLC заряжались в режиме источника напряжения при начальном значении электрического поля (начальное напржение Vi> 0), желаемом по kouman количество точек для надежного расчета энергия) и холодная температура. Nan Stirling PST MLC sik yo, yo te chaje nan mòd nan sous vòltaj nan valè inisyal la nan jaden an elektrik (inisyal vòltaj VI> 0), aktyèl la sede vle, se konsa ke etap la chaje pran apeprè 1 s (ak yon kantite ase nan pwen yo kolekte pou yon kalkil enèji serye) ak tanperati frèt.在斯特林循环中 PST MLC 在电压源模式下以初始电场值 （初始电压 VI> 0） 充电 ， 所需的顺应电流使得充电步骤大约需要 1 秒 （并且收集了足够的点以可靠地计算能量） 和低温。 Nan sik la Mèt, se PST MLC a chaje nan valè nan jaden inisyal elektrik (inisyal vòltaj VI> 0) nan mòd nan sous vòltaj, se konsa ke aktyèl la konfòmite egzije pran apeprè 1 dezyèm pou etap la chaje (epi nou kolekte pwen ase yo kalkile fiable (enèji) ak tanperati ki ba. Pst mlc з з з р р р р р н с ( напржение VI> 0), тебуеый ток податливости таков, что этап количество точек, чтоыы надежно рассчитать энергию) и низкие темературы. Nan sik la Stirling, se PST MLC a chaje nan mòd nan sous vòltaj ak yon valè inisyal nan jaden an elektrik (inisyal vòltaj VI> 0), aktyèl la konfòmite obligatwa se konsa ki etap la chaje pran apeprè 1 s (ak yon kantite ase nan pwen yo kolekte fiable kalkile enèji a) ak tanperati ki ba.Anvan PST MLC a chofe, louvri kous la pa aplike yon aktyèl matche nan mwen = 0 mA (aktyèl la matche minimòm ke sous mezi nou an ka okipe se 10 na). Kòm yon rezilta, yon chaj rete nan PST a nan MJK a, ak vòltaj la ogmante kòm echantiyon an chofe. Pa gen okenn enèji kolekte nan bra BC paske mwen = 0 mA. Apre rive nan yon tanperati ki wo, vòltaj la nan MLT FT la ogmante (nan kèk ka plis pase 30 fwa, gade plis fig. Se menm korespondans aktyèl la retounen nan mèt-sous la. Akòz genyen vòltaj, enèji ki estoke nan tanperati ki wo se pi wo pase sa ki te bay nan kòmansman sik la. Kontinwe, enèji yo jwenn nan konvèti chalè nan elektrisite.
Nou itilize yon Keithley 2410 Sourcemeter pou kontwole vòltaj la ak aktyèl aplike nan PST MLC la. Se enèji ki koresponn lan kalkile nan entegre pwodwi a nan vòltaj ak aktyèl li pa mèt sous Keithley a, (e = {int} _ {0}^{ τ se peryòd peryòd la. Sou koub enèji nou an, valè enèji pozitif vle di enèji nou dwe bay MLC PST a, ak valè negatif vle di enèji nou ekstrè nan men yo ak Se poutèt sa enèji a te resevwa. Se pouvwa a relatif pou yon sik koleksyon bay detèmine pa divize enèji a kolekte pa peryòd la τ nan sik la tout antye.
Tout done yo prezante nan tèks prensipal la oswa nan plis enfòmasyon. Lèt ak demann pou materyèl yo ta dwe dirije yo sou sous la nan AT la oswa ED done yo bay ak atik sa a.
Ando Junior, OH, Maran, Alo & Henao, NC Yon revizyon nan devlopman ak aplikasyon pou nan mikrogenerateur tèrmo pou rekòlte enèji. Ando Junior, OH, Maran, Alo & Henao, NC Yon revizyon nan devlopman ak aplikasyon pou nan mikrogenerateur tèrmo pou rekòlte enèji.Ando Junior, Ohio, Maran, Alo ak Henao, NC Apèsi sou lekòl la nan devlopman ak aplikasyon nan mikrogenerateur tèrmo pou rekòlte enèji. Ando Junior, O, Maran, Alo & Henao, NC 回顾用于能量收集的热电微型发电机的开发和应用。 Ando Junior, O, Maran, Alo & Henao, NCAndo Junior, Ohio, Maran, ALO, ak Henao, NC ap konsidere devlopman ak aplikasyon mikrogenerateur tèrmo pou rekòlte enèji.rezime. sipò. Enèji Rev. 91, 376-393 (2018).
Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Materyèl fotovoltaik: Prezante efikasite ak defi nan lavni. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Materyèl fotovoltaik: Prezante efikasite ak defi nan lavni.Polman, A., Knight, M., Garnett, Ek, Ehrler, B. ak Sinke, VK Materyèl fotovoltaik: pèfòmans aktyèl ak defi nan lavni. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC 光伏材料 ： 目前的效率和未来的挑战。 目前的效率和未来的挑战。 Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC materyèl solè: efikasite aktyèl ak defi nan lavni.Polman, A., Knight, M., Garnett, Ek, Ehrler, B. ak Sinke, VK Materyèl fotovoltaik: pèfòmans aktyèl ak defi nan lavni.Syans 352, AAD4424 (2016).
Song, K., Zhao, R., Wang, Zl & Yang, Y. Konjwen efè pyro-piezoelectric pou pwòp tèt ou ki mache ak similtane tanperati ak kèk presyon. Song, K., Zhao, R., Wang, Zl & Yang, Y. Efè pyro-piezoelectric konjwen pou tanperati pwòp tèt ou ki mache ak similtane ak kèk presyon.Song K., Zhao R., Wang Zl ak Yan Yu. Konbine efè piropiezoelectric pou otonòm mezi similtane nan tanperati a ak presyon. Song, K., Zhao, R., Wang, Zl & Yang, Y. 用于自供电同时温度和压力传感的联合热压电效应。 Song, K., Zhao, R., Wang, Zl & Yang, Y. Pou pwòp tèt ou-ki mache nan menm tan an kòm tanperati a ak presyon.Song K., Zhao R., Wang Zl ak Yan Yu. Konbine efè thermopiezoelectric pou otonòm mezi similtane nan tanperati a ak presyon.Pi devan. Alma Mater 31, 1902831 (2019).
Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Enèji rekòlte ki baze sou Ericsson sik pyroelectric nan yon rilaks feroelèktrik seramik. Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Enèji rekòlte ki baze sou Ericsson sik pyroelectric nan yon rilaks feroelèktrik seramik.Sebald G., Prouvost S. ak Guyomar D. Enèji rekòlte ki baze sou sik pyroelectric Ericsson nan seramik rilaks feroelèktrik.Sebald G., Prouvost S. ak Guyomar D. Enèji rekòlte nan seramik rilaks feroelèktrik ki baze sou Ericsson Pyroelectric monte bisiklèt. Smart Alma Mater. estrikti. 17, 15012 (2007).
Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, K. & Whatmore, RW Pwochen-jenerasyon Electrocaloric ak materyèl pyroelectric pou entèrkonvèsyon enèji solid-eta elèktrotèrmik. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, K. & Whatmore, RW Pwochen-jenerasyon Electrocaloric ak materyèl pyroelectric pou entèrkonvèsyon enèji solid-eta elèktrotèrmik. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, K. & Whatmore, RW электрокалорические и пиалылеео сеющео сеющео сеющео се. взаимного преобразования твердотельной электротермической энергии. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, K. & Whatmore, RW Jenerasyon Jenerasyon Electrocaloric ak materyèl pyroelectric pou entèrkonversion enèji solid eta elèktrotèrmik. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, K. & Whatmore, RW 用于固态电热能相互转换的下一代电热和热释电材料。 Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, K. & Whatmore, RW Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, K. & Whatmore, RW электрокалорические и пиалылеео сеющео сеющео сеющео се. взаимного преобразования твердотельной электротермической энергии. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-McKinstry, S., Zhang, K. & Whatmore, RW Jenerasyon Jenerasyon Electrocaloric ak materyèl pyroelectric pou entèrkonversion enèji solid eta elèktrotèrmik.Lady Bull. 39, 1099-1109 (2014).
Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl & Yang, Y. Creole ak figi-nan-merit pou quantification pèfòmans nan nanogenerators pyroelectric. Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl & Yang, Y. Creole ak figi-nan-merit pou quantification pèfòmans nan nanogenerators pyroelectric.Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl ak Yang, Yu. Yon nòt estanda ak bon jan kalite pou quantification pèfòmans nan nanogenerators pyroelectric. Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl & Yang, Y. 用于量化热释电纳米发电机性能的标准和品质因数。 Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl & Yang, Y.Zhang, K., Wang, Y., Wang, Zl ak Yang, Yu. Kritè ak mezi pèfòmans pou quantification pèfòmans nan yon nanogenerator pyroelectric.Nano Enèji 55, 534-540 (2019).
Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND sik elektwocaloric refwadisman nan tantalat scandium plon ak rejenerasyon vre via varyasyon jaden. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND sik elektwocaloric refwadisman nan tantalat scandium plon ak rejenerasyon vre via varyasyon jaden.Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. ak Mathur, ND sik elektwocalorik refwadisman nan plon-scandium tantalat ak rejenerasyon vre pa vle di nan modifikasyon jaden. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, nd 钽酸钪铅的电热冷却循环 ， 通过场变化实现真正的再生。 Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND. Tantal 酸钪钪钪钪钪钪钪钪电求的电池水水水水水气水在电影在在线电影。Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. ak Mathur, nd yon sik refwadisman elèktrotèrmik nan tantalat scandium-plon pou rejenerasyon vre nan lan vè jaden.Fizik Rev. x 9, 41002 (2019).
Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND materyèl kalorik tou pre tranzisyon faz ferroik. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND materyèl kalorik tou pre tranzisyon faz ferroik.Moya, X., Kar-Narayan, S. ak Mathur, materyèl kalorik tou pre tranzisyon faz ferroid. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, nd 铁质相变附近的热量材料。 Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND materyèl tèmik tou pre metaliji FERROUS.Moya, X., Kar-Narayan, S. ak Mathur, ND materyèl tèmik tou pre fè tranzisyon faz.Nat. Alma Mater 13, 439-450 (2014).
Moya, X. & Mathur, nd materyèl kalorik pou refwadisman ak chofaj. Moya, X. & Mathur, nd materyèl kalorik pou refwadisman ak chofaj.Moya, X. ak Mathur, ND materyèl tèmik pou refwadisman ak chofaj. Moya, X. & Mathur, nd 用于冷却和加热的热量材料。 Moya, X. & Mathur, ND materyèl tèmik pou refwadisman ak chofaj.Moya X. ak Mathur ak materyèl tèmik pou refwadisman ak chofaj.Syans 370, 797-803 (2020).
Torelló, A. & Defay, E. Electrocaloric glasyè: yon revizyon. Torelló, A. & Defay, E. Electrocaloric glasyè: yon revizyon.Torello, A. ak Defay, E. Electrocaloric refwadisman: yon revizyon. Torelló, A. & Defay, E. 电热冷却器 ： 评论。 Torelló, A. & Defay, E. 电热冷却器 ： 评论。Torello, A. ak Defay, E. glasyè elèktrotèrmik: yon revizyon.Avanse. elektwonik. Alma mater. 8. 2101031 (2022).
Nuchokgwe, Y. et al. Efikasite enèji menmen nan materyèl elèktrokalorik nan trè te bay lòd scandium-scandium-plon. Nasyonal kominike. 12, 3298 (2021).
Nair, B. et al. Efè a elektwotèmik nan oksid kondansateur multilayer se gwo sou yon seri tanperati lajè. Nature 575, 468-472 (2019).
Torello, A. et al. Gwo ranje tanperati nan rejenerateur elèktrotèrmik. Syans 370, 125-129 (2020).
Wang, Y. et al. Segondè pèfòmans solid eta elèktrotèrmik sistèm refwadisman. Syans 370, 129-133 (2020).
Meng, Y. et al. Cascade aparèy refwadisman elèktrotèrmik pou monte tanperati gwo. Enèji Nasyonal 5, 996-1002 (2020).
Olsen, RB & Brown, DD segondè efikasite konvèsyon dirèk nan chalè nan enèji elektrik ki gen rapò ak enèji pyroelectric. Olsen, RB & Brown, DD segondè efikasite konvèsyon dirèk nan chalè elektrik ki gen rapò ak enèji ki gen rapò ak mezi pyroelectric.Olsen, RB ak Brown, DD trè efikas konvèsyon dirèk nan chalè nan enèji elektrik ki asosye ak mezi pyroelectric. Olsen, RB & Brown, DD 高效直接将热量转换为电能相关的热释电测量。 Olsen, RB & Brown, DDOlsen, RB ak Brown, DD efikas konvèsyon dirèk nan chalè nan elektrisite ki asosye ak mezi pyroelectric.Ferroelectrics 40, 17-27 (1982).
Pandya, S. et al. Enèji ak pouvwa dansite nan mens rilaks ferroelectric fim. Nasyonal Alma Mater. https://doi.org/10.1038/s41563-018-0059-8 (2018).
Smith, yon & Hanrahan, BM kaskad konvèsyon pyroelectric: optimize tranzisyon an faz ferroelectric ak pèt elektrik. Smith, yon & Hanrahan, BM kaskad konvèsyon pyroelectric: optimize tranzisyon an faz ferroelectric ak pèt elektrik.Smith, AN ak Hanrahan, BM kaskad konvèsyon pyroelectric: tranzisyon faz ferroelectric ak optimize pèt elektrik. Smith, yon & hanrahan, bm 级联热释电转换 ： 优化铁电相变和电损耗。 Smith, yon & Hanrahan, BMSmith, AN ak Hanrahan, BM kaskad konvèsyon pyroelectric: optimize nan tranzisyon faz ferroelectric ak pèt elektrik.J. Aplikasyon. Fizik. 128, 24103 (2020).
Hoch, SR itilize nan materyèl feroelèktrik konvèti enèji tèmik nan elektrisite. pwosesis. IEEE 51, 838-845 (1963).
Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Cascaded konvètisè enèji pyroelectric. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Cascaded konvètisè enèji pyroelectric.Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM ak Dullea, J. Cascade konvètisè pouvwa pyroelectric. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. 级联热释电能量转换器。 Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. 级联热释电能量转换器。Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM ak Dullea, J. Cascaded pyroelectric pouvwa convertisseurs.Ferroelectrics 59, 205-219 (1984).
Shebanov, L. & Borman, K. Sou plon-scandium tantalat solisyon solid ak efè segondè elektwokorik. Shebanov, L. & Borman, K. Sou plon-scandium tantalat solisyon solid ak efè segondè elektwokorik.Shebanov L. ak Borman K. Sou solisyon solid nan plon-scandium tantalat ak yon gwo efè elektwokorik. Shebanov, L. & Borman, K. 关于具有高电热效应的钪铅钪固溶体。 Shebanov, L. & Borman, K.Shebanov L. ak Borman K. Sou solisyon solid scandium-plon-Scandyòm ak yon efè segondè elektwokorik.Ferroelectrics 127, 143-148 (1992).
Nou remèsye N. Furusawa, Y. Inoue, ak K. Honda pou èd yo nan kreye MLC la. PL, AT, YN, AA, JL, UP, VK, OB ak ED gras a Luxembourg National Research Foundation (FNR) pou sipòte travay sa a nan Camelheat C17/MS/11703691/Defay, Massena Fyète/15/10935404/Defay- SiebentRitt, Thermodimat C20704/Defay-siebentRitt; Bridges2021/MS/16282302/Cecoha/Defay.
Depatman Materyèl Rechèch ak Teknoloji, Luxembourg Enstiti pou Teknoloji (Lis), Belvoir, Luxembourg