Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| DOI | 10.27381/d.cnki.gwlgu.2020.000419 |
| 基于被动辐射降温的热电电池的制备与性能研究 | |
| 张振飞 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 武汉理工大学 |
| 中文摘要 | 地球上的可再生能源大多数在时间和空间上分布不均匀,而外太空是不受时间和空间限制的巨大冷源库。被动辐射制冷是一种利用太空冷源的方法,该方法通过热辐射作用与外太空换热,使物体温度降低至环境温度以下。为了开拓被动辐射降温技术的应用领域,基于降温物体与环境之间形成的温差设计了一种温差热电电池。首先,采用丝网印刷和热压方法制备了二氧化硅和碳化硅辐射薄膜,测试分析了薄膜从紫外到中红外波段的吸收光谱,并实验论证了其辐射降温能力。同时,采用丝网印刷和热压方法制备了碲化铋和碲化锑热电薄膜,测试分析了薄膜的热电性能。其次,采用所制备的辐射降温薄膜和热电薄膜搭建了热电电池装置,并在户外进行了全天发电测试。基于二氧化硅辐射薄膜的热电电池在使用两对热电电腿的情况下,实现了整天1.78m V的平均电压输出,验证了利用辐射制冷进行全天发电的可能性。氧化硅薄膜的白天辐射制冷效果较差导致装置的输出电压较低,而碳化硅薄膜可在白天吸收太阳热能以及夜间利用太空冷能,基于碳化硅薄膜制成的发电装置全天平均电压输出为8.30m V,且白天输出电压是基于二氧化硅薄膜装置的10.7倍。最后,基于能量平衡方程,结合热电薄膜材料的热电性能,对基于二氧化硅和碳化硅辐射薄膜的温差热电电池的输出性能进行了理论计算,分析了实验条件下电池的最大输出功率和发电效率,并预测了理想条件下的最大输出功率和发电效率。所设计的温差热电电池是利用被动辐射制冷技术所引起的温度差,该温度差本质上源自于环境温度与空间温度或太阳温度之间的差值,其始终存在的特征决定了电池输出的可再生和可持续性。同时,该电池只散发热辐射或吸收太阳辐射,是一种清洁环保的能源利用方式,可以全天24小时工作且不受地域的限制。电池设计结构简单,易于大规模生产,在海洋,沙漠,山脉,极地等地区具有广阔的应用前景。 |
| 中文关键词 | 热电电池 ; 辐射降温 ; Bi_2Te_3 ; Sb_2Te_3 ; SiO_2薄膜 ; SiC薄膜 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | TM91 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/373090 |
| 作者单位 | 武汉理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张振飞. 基于被动辐射降温的热电电池的制备与性能研究[D]. 武汉理工大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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