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涡街流量计

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研究提供了由硒化锡制成的高效涡街流量计的新见解

来源:作者:发表时间:2019-09-11

硒化锡可以显着超过目前由碲化铋(Bi 2 Te 3)组成的记录保持涡街流量计的效率。然而,据信只有在超过500 ° C的温度下,硒化锡的效率才会变得很大。
现在,在PETRA IV和BESSY II同步加速器源上进行的测量表明,只要使用高压,该化合物也可以在室温下用作涡街流量计。
自1821年以来,研究人员已经知道热电效应 - 通过特定的涡街流量计组合,温度变化产生电流。例如,当来自内燃机的废热用于加热样品的一端时,能量的一部分(否则会损失)可以变成电能。然而,在大多数涡街流量计中,热电效应非常小。这是因为只有当导电率高且导热性差时才能实现大的热电效应。相反,导电性和热传导几乎总是密切相关。
由于这个原因,对涡街流量计的追求主要集中在具有独特晶体结构的化合物,如碲化铋。到目前为止,已知的最好的涡街流量计之一是碲化铋; 然而,碲和铋都是稀有元素,因此,它们的大规模应用相当有限。因此,在更加丰富的无毒元素中,对适当的涡街流量计的追求仍在继续。
六年前,来自美国的一组研究人员发现,500 ° C 以上的锡硒能够将大约20%的热量转化为电能。这种效率相当大,远远超过碲化铋的价值。此外,硒和锡可以大量获得。
涡街,<a href=http://www.pk10zj.com/ target=_blank class=infotextkey>蒸汽流量计</a>.jpg
这种非常大的热电效应与硒化锡晶体结构的重新排列或相变有关。锡硒化物的晶体结构包含几层,类似于泡芙或filo糕点。在500 ° C的温度下,层开始自组织,热传导减少,而电荷载体继续移动。迄今为止,没有其他涡街流量计超过硒化锡晶体取向的热电效应效率。
高压工作
由Helrichholtz -Zentrum-Berlin(HZB)的Ulrich Schade博士领导,国际团队现已在PETRA IV上使用硬X射线和BESSY II的红外光谱彻底检查了锡硒化物样品。测量表明,优选的晶体结构是由室温下的高压(高于10GPa)或常压下的高温产生的。此外,在高温结构中,电子特性从半导体特性转变为半金属特性。这与模型的假设计算以及带结构计算的预测相对应。
然而,需要更多的开发工作来确保长期稳定性,例如,在基于锡硒化物的热电装置实际进入市场之前。然后,硒化锡可能成为基于碲化铋的热电装置的容易获得且经济的替代品。
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