1热电材料的应用和研究进展.pdf

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1、万方数据热电材料的应用和研究进展／李洪涛等·57·热电材料的应用和研究进展。李洪涛1，朱志秀1，吴益文1，吴晓红1，周辉1，华沂1，孙明星1，宿太超2，季诚昌3(1上海出入境检验检疫局．上海200135；2河南理工大学材料科学与工程研究所，焦作454000；3东华大学材料科学与_丁．程学院，上海201620)摘要介绍了热电材料在温差发电和热电制冷方面的应用；概述了热电材料的研究开发进展，重点介绍了Half-Heusler金属间化合物、方钴矿、低维结构材料以及纳米结构材料等新型热电材料的研究状况；介绍了热电性

2、能测试的相关标准和方法。关键词热电材料品质因子温差发电热电制冷测试标准ProgressofApplicationandResearchofThermoelectricMaterialsLIHongta01，ZHUZhixiul，WUYiwenl，WUXiaohon91，ZHOUHuil，HUAYil，SUNMingxin91，SUTaicha02，JIChengchan93(1ShanghaiEntry-ExitInspection&QuarantineBureau，Shanghai200135；2Inst

3、ituteofMaterialsScienceandEngineering，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454000；3CollegeofMaterialsScienceandEngineering，DonghuaUniversity，Shanghai201620)AbstractFirstofall，theapplicationofthermoelectricmaterialsinthefieldofthermoelectricpowergenerationandt

4、hermoelectricrefrigerationisintroduced．Secondly，anoverviewoftheresearchprogressisgivenforthermoelec—tricmaterials，includingseveraltypesofnewmaterials，suchasHalf-Heuslerintermetalliccompounds，skutteruditeandnano—materials．Finally，thetestmethodandstandardoft

5、hermoelectricpropertiesforthermoelectricmaterialsarebrieflyreviewed．Keywordsthermoelectricmaterials，figureofmerit，thermoelectricpowergeneration，thermoelectricrefrige—ration．teststandard0引言1热电器件的应用发展随着世界范围内以石油、煤、天然气为代表的一次能源的日益短缺和环境污染的不断恶化，环境友好型的新能源材料——热电材料备

6、受关注。热电材料是利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接转换的功能材料。它可以用于制作温差发电机或电制冷装置，这些热电器件具有结构简单、质量轻、体积小、无运动部件、寿命长、安全、清洁、环保等优点[1]，可以为绿色消费品及工业品的发展铺平道路，推动国民经济的可持续发展。目前，热电材料已经成功应用于众多具有特殊限制的专业领域(如地球外部深层空间探测器供电和便携式电制冷方面)。此外，热电材料初步成功应用于利用回收自工业余热、废热以及汽车尾气等热源的能量而进行的温差发电方面，并体现出其潜在的巨大商用价值，如日本建

7、立的500W级垃圾燃烧余热发电示范系统，取得了良好的实际效果。长期以来，高成本和低热电转换效率严重阻碍了热电材料的广泛应用。近年来，研究人员在热电器件的应用、高性能热电材料的制备及热电性能测试等领域取得了一系列显著进展，为热电材料的广泛应用奠定了基础。1．1温差发电目前，国内使用的电能很大一部分是由热能转化而来，如火电厂、核电厂以及大规模太阳能发电厂。在这些工业部门中，能量间转换主要是利用热能加热液体或蒸汽以驱动汽轮机发电。该能量转换过程复杂、设备昂贵且易损耗，特别是对环境污染严重。我国近30年来经济持续高

8、速的增长消耗了大量的能量，同时也产生了大量的工业热能、机动车排放热能、环境热等，这些余热和废热约占总产生能量的2／3。区别于传统的热电转换方法，通过热电转换装置利用余热、废热直接进行温差发电不但可以有效地缓解能源短缺问题，也有利于减少环境污染。最初，热电材料主要应用在太空探索等一些特殊领域。近年来，随着能源供应的急剧短缺和高性能热电材料研究的显著进步，利用先进的热电转换技术，将大量废热回收转换为电能的方法，普遍在