Կայուն էլեկտրաէներգիայի աղբյուրների առաջարկը այս դարի ամենակարևոր մարտահրավերներից մեկն է: Էներգիայի հավաքման նյութերի հետազոտական ​​ոլորտները, ներառյալ ջերմաէլեկտրական1, ֆոտովոլտային2 և ջերմաֆոտովոլտային3, բխում են այս մոտիվացիայից: Չնայած մենք չունենք Ջոուլի միջակայքում էներգիա հավաքելու ընդունակ նյութեր և սարքեր, պիրոէլեկտրական նյութերը, որոնք կարող են էլեկտրական էներգիան վերածել պարբերական ջերմաստիճանի փոփոխությունների, համարվում են սենսորներ4 և էներգիայի հավաքիչներ5,6,7: Այստեղ մենք մշակել ենք մակրոսկոպիկ ջերմային էներգիայի հավաքիչ՝ 42 գրամ կապար-սկանդիումի տանտալատից պատրաստված բազմաշերտ կոնդենսատորի տեսքով, որը մեկ թերմոդինամիկ ցիկլի ընթացքում արտադրում է 11.2 Ջ էլեկտրական էներգիա: Յուրաքանչյուր պիրոէլեկտրական մոդուլ կարող է առաջացնել մինչև 4.43 Ջ սմ-3 էլեկտրական էներգիայի խտություն մեկ ցիկլի ընթացքում: Մենք նաև ցույց ենք տալիս, որ 0.3 գ քաշով երկու նման մոդուլ բավարար են ինքնավար էներգիայի հավաքիչները անընդհատ սնուցելու համար՝ ներկառուցված միկրոկառավարիչներով և ջերմաստիճանի սենսորներով: Վերջապես, մենք ցույց ենք տալիս, որ 10 Կ ջերմաստիճանի միջակայքում այս բազմաշերտ կոնդենսատորները կարող են հասնել Կարնոյի արդյունավետության 40%: Այս հատկությունները պայմանավորված են (1) բարձր արդյունավետության համար նախատեսված ֆեռոէլեկտրական փուլի փոփոխությամբ, (2) կորուստները կանխելու համար նախատեսված ցածր արտահոսքի հոսանքով և (3) բարձր խզման լարմամբ։ Այս մակրոսկոպիկ, մասշտաբային և արդյունավետ պիրոէլեկտրական էներգիայի հավաքիչները վերաիմաստավորում են ջերմաէլեկտրական էներգիայի արտադրությունը։
Ջերմաէլեկտրական նյութերի համար անհրաժեշտ տարածական ջերմաստիճանային գրադիենտի համեմատ, ջերմաէլեկտրական նյութերի էներգիայի հավաքագրումը պահանջում է ջերմաստիճանի ցիկլավորում ժամանակի ընթացքում: Սա նշանակում է ջերմադինամիկ ցիկլ, որը լավագույնս նկարագրվում է էնտրոպիայի (S)-ջերմաստիճանի (T) դիագրամով: Նկար 1ա-ն ցույց է տալիս ոչ գծային պիրոէլեկտրական (NLP) նյութի բնորոշ ST գրաֆիկը, որը ցույց է տալիս դաշտային ազդեցությամբ ֆերոէլեկտրական-պարաէլեկտրական փուլային անցումը սկանդիումի կապարի տանտալատում (PST): ST դիագրամի ցիկլի կապույտ և կանաչ հատվածները համապատասխանում են Օլսոնի ցիկլում փոխակերպված էլեկտրական էներգիային (երկու իզոթերմ և երկու իզոպոլ հատվածներ): Այստեղ մենք դիտարկում ենք երկու ցիկլ՝ նույն էլեկտրական դաշտի փոփոխությամբ (դաշտը միացված և անջատված) և ջերմաստիճանի փոփոխությամբ ΔT, թեև տարբեր սկզբնական ջերմաստիճաններով: Կանաչ ցիկլը չի ​​գտնվում փուլային անցման շրջանում և, հետևաբար, ունի շատ ավելի փոքր մակերես, քան փուլային անցման շրջանում գտնվող կապույտ ցիկլը: ST դիագրամում, որքան մեծ է մակերեսը, այնքան մեծ է հավաքված էներգիան: Հետևաբար, փուլային անցումը պետք է հավաքի ավելի շատ էներգիա: ՆԼԳ-ում մեծ մակերեսի ցիկլավորման անհրաժեշտությունը շատ նման է էլեկտրաջերմային կիրառությունների անհրաժեշտությանը9, 10, 11, 12, որտեղ PST բազմաշերտ կոնդենսատորները (MLC) և PVDF-ի վրա հիմնված տերպոլիմերները վերջերս ցույց են տվել գերազանց հակադարձ սառեցման կատարողականություն ցիկլում 13, 14, 15, 16: Հետևաբար, մենք բացահայտել ենք ջերմային էներգիայի հավաքագրման համար հետաքրքրություն ներկայացնող PST MLC-ներ: Այս նմուշները լիովին նկարագրվել են մեթոդներում և բնութագրվել են լրացուցիչ նշումներ 1-ում (սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակ), 2-ում (ռենտգենյան դիֆրակցիա) և 3-ում (կալորիմետրիա):
ա, Էնտրոպիայի (S)-ջերմաստիճանի (T) գրաֆիկի ուրվագիծ՝ NLP նյութերի վրա միացված և անջատված էլեկտրական դաշտով, որը ցույց է տալիս փուլային անցումները: Երկու տարբեր ջերմաստիճանային գոտիներում ներկայացված են էներգիայի հավաքման երկու ցիկլեր: Կապույտ և կանաչ ցիկլերը տեղի են ունենում համապատասխանաբար փուլային անցման ներսում և դրսում և ավարտվում են մակերեսի շատ տարբեր շրջաններում: բ, երկու DE PST MLC միաբևեռ օղակներ, 1 մմ հաստությամբ, որոնք չափվում են 0-ից 155 կՎ սմ-1 միջև համապատասխանաբար 20 °C և 90 °C ջերմաստիճաններում, և համապատասխան Օլսենի ցիկլերը: ABCD տառերը վերաբերում են Օլսոնի ցիկլի տարբեր վիճակներին: AB: MLC-ները լիցքավորվել են մինչև 155 կՎ սմ-1 20°C ջերմաստիճանում: BC: MLC-ն պահպանվել է 155 կՎ սմ-1 լարման տակ, և ջերմաստիճանը բարձրացվել է մինչև 90 °C: CD: MLC-ն լիցքաթափվում է 90°C ջերմաստիճանում: DA: MLC-ն սառեցվել է մինչև 20°C զրոյական դաշտում: Կապույտ տարածքը համապատասխանում է ցիկլը սկսելու համար անհրաժեշտ մուտքային հզորությանը: Նարնջագույն տարածքը մեկ ցիկլում հավաքված էներգիան է: գ, վերին վահանակ, լարումը (սև) և հոսանքը (կարմիր) ժամանակի նկատմամբ, որոնք հետևվել են նույն Օլսոնի ցիկլի ընթացքում, ինչ բ-ն։ Երկու ներդիրները ներկայացնում են լարման և հոսանքի ուժեղացումը ցիկլի հիմնական կետերում։ Ստորին վահանակում դեղին և կանաչ կորերը համապատասխանաբար ներկայացնում են համապատասխան ջերմաստիճանի և էներգիայի կորերը 1 մմ հաստությամբ MLC-ի համար։ Էներգիան հաշվարկվում է վերին վահանակի հոսանքի և լարման կորերից։ Բացասական էներգիան համապատասխանում է հավաքված էներգիային։ Չորս նկարների մեծատառերին համապատասխանող քայլերը նույնն են, ինչ Օլսոնի ցիկլում։ AB'CD ցիկլը համապատասխանում է Ստիրլինգի ցիկլին (լրացուցիչ նշում 7):
որտեղ E-ն և D-ն համապատասխանաբար էլեկտրական դաշտն ու էլեկտրական տեղաշարժի դաշտն են: Nd-ն կարելի է ստանալ անուղղակիորեն DE սխեմայից (Նկ. 1բ) կամ անմիջապես՝ թերմոդինամիկ ցիկլը սկսելով: Առավել օգտակար մեթոդները նկարագրվել են Օլսենի կողմից 1980-ականներին պիրոէլեկտրական էներգիայի հավաքագրման վերաբերյալ իր առաջատար աշխատանքում17:
Նկար 1բ-ում պատկերված են 1 մմ հաստությամբ PST-MLC նմուշներից կազմված երկու մոնոպոլյար DE օղակներ, որոնք հավաքված են համապատասխանաբար 20°C և 90°C ջերմաստիճաններում, 0-ից մինչև 155 կՎ սմ-1 (600 Վ) միջակայքում: Այս երկու ցիկլերը կարող են օգտագործվել նկար 1ա-ում ներկայացված Օլսոնի ցիկլի կողմից հավաքված էներգիան անուղղակիորեն հաշվարկելու համար: Փաստորեն, Օլսենի ցիկլը բաղկացած է երկու իզոդաշտային ճյուղերից (այստեղ՝ զրոյական դաշտ DA ճյուղում և 155 կՎ սմ-1 BC ճյուղում) և երկու իզոթերմ ճյուղերից (այստեղ՝ 20°С և 20°С AB ճյուղում): CD ճյուղում C (C) ցիկլի ընթացքում հավաքված էներգիան համապատասխանում է նարնջագույն և կապույտ շրջաններին (EdD ինտեգրալ): Հավաքված Nd էներգիան մուտքային և ելքային էներգիայի տարբերությունն է, այսինքն՝ միայն նկար 1բ-ում նարնջագույն մակերեսը: Այս կոնկրետ Օլսոնի ցիկլը տալիս է Nd էներգիայի խտություն՝ 1.78 Ջ սմ-3: Ստիրլինգի ցիկլը Օլսոնի ցիկլի այլընտրանք է (Լրացուցիչ նշում 7): Քանի որ հաստատուն լիցքի փուլին (բաց միացում) ավելի հեշտությամբ է հասնում, Նկար 1բ-ից (AB'CD ցիկլ) ստացված էներգիայի խտությունը հասնում է 1.25 Ջ սմ-3-ի։ Սա Օլսոնի ցիկլով կարող է հավաքվել միայն 70%-ով, սակայն պարզ հավաքման սարքավորումները դա անում են։
Բացի այդ, մենք ուղղակիորեն չափեցինք Օլսոնի ցիկլի ընթացքում հավաքված էներգիան՝ միացնելով PST MLC-ն՝ օգտագործելով Linkam ջերմաստիճանի կառավարման փուլ և աղբյուրի չափիչ (մեթոդ): Նկար 1c-ն վերևում և համապատասխան ներդիրներում ցույց է տալիս հոսանքը (կարմիր) և լարումը (սև), որոնք հավաքվել են նույն 1 մմ հաստությամբ PST MLC-ի վրա, ինչպես նույն Օլսոնի ցիկլով անցնող DE օղակի համար: Հոսանքը և լարումը հնարավորություն են տալիս հաշվարկել հավաքված էներգիան, և կորերը ցույց են տրված նկար 1c-ում, ներքևում (կանաչ) և ջերմաստիճանում (դեղին) ամբողջ ցիկլի ընթացքում: ABCD տառերը ներկայացնում են նույն Օլսոնի ցիկլը Նկար 1-ում: MLC լիցքավորումը տեղի է ունենում AB ոտքի ընթացքում և իրականացվում է ցածր հոսանքով (200 µA), ուստի SourceMeter-ը կարող է պատշաճ կերպով կառավարել լիցքավորումը: Այս հաստատուն սկզբնական հոսանքի հետևանքն այն է, որ լարման կորը (սև կոր) գծային չէ՝ D PST ոչ գծային պոտենցիալի տեղաշարժի դաշտի պատճառով (Նկար 1c, վերին ներդիր): Լիցքավորման ավարտին MLC-ում (կետ B) պահվում է 30 մՋ էլեկտրական էներգիա: Այնուհետև MLC-ն տաքանում է, և առաջանում է բացասական հոսանք (և, հետևաբար, բացասական հոսանք), մինչդեռ լարումը մնում է 600 Վ: 40 վայրկյան անց, երբ ջերմաստիճանը հասավ 90°C պլատոյի, այս հոսանքը փոխհատուցվեց, չնայած քայլային նմուշը այս իզոդի ընթացքում շղթայում առաջացրեց 35 մՋ էլեկտրական հզորություն (երկրորդ ներդիրը Նկար 1c-ում, վերևում): MLC-ի (ճյուղ CD) վրա լարումը այնուհետև նվազում է, ինչը հանգեցնում է լրացուցիչ 60 մՋ էլեկտրական աշխատանքի: Ընդհանուր ելքային էներգիան 95 մՋ է: Հավաքված էներգիան մուտքային և ելքային էներգիայի տարբերությունն է, որը տալիս է 95 – 30 = 65 մՋ: Սա համապատասխանում է 1.84 Ջ սմ-3 էներգիայի խտության, որը շատ մոտ է DE օղակից արդյունահանված Nd-ին: Այս Օլսոնի ցիկլի վերարտադրելիությունը լայնորեն փորձարկվել է (Լրացուցիչ նշում 4): Լարման և ջերմաստիճանի հետագա բարձրացման միջոցով մենք ստացանք 4.43 Ջ սմ-3՝ օգտագործելով Օլսենի ցիկլերը 0.5 մմ հաստությամբ PST MLC-ում՝ 750 Վ (195 կՎ սմ-1) և 175 °C ջերմաստիճանային միջակայքում (Լրացուցիչ նշում 5): Սա չորս անգամ ավելի մեծ է, քան գրականության մեջ ուղիղ Օլսոնի ցիկլերի համար նշված լավագույն ցուցանիշը և ստացվել է Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3 (PMN-PT) (1.06 Ջ սմ-3)18 (սմ2) բարակ թաղանթների վրա: Գրականության մեջ ավելի շատ արժեքների համար տե՛ս լրացուցիչ աղյուսակ 1-ը: Այս ցուցանիշին հասել են այս MLC-ների շատ ցածր արտահոսքի հոսանքի շնորհիվ (<10−7 Ա 750 Վ-ում և 180 °C-ում, տե՛ս մանրամասները լրացուցիչ նշում 6-ում), որը կարևոր կետ է, որը նշվել է Սմիթի և այլոց կողմից19՝ ի տարբերություն նախորդ ուսումնասիրություններում օգտագործված նյութերի17,20: Այս ցուցանիշին հասել են այս MLC-ների շատ ցածր արտահոսքի հոսանքի շնորհիվ (<10−7 Ա 750 Վ-ում և 180 °C-ում, տե՛ս մանրամասները լրացուցիչ նշում 6-ում), որը կարևոր կետ է, որը նշվել է Սմիթի և այլոց կողմից19՝ ի տարբերություն նախորդ ուսումնասիրություններում օգտագործված նյութերի17,20: Эти характеристики были достигнуты благодаря очень низкому току утечки этих MLC (<10–7 А при 750 В и 180 °C, с. 19 — в отличие от к материјалам, использованным в более ранних исследованиях17,20. Այս բնութագրերը ձեռք են բերվել այս MLC-ների շատ ցածր արտահոսքի հոսանքի շնորհիվ (<10–7 Ա 750 Վ-ում և 180 °C-ում, մանրամասների համար տե՛ս լրացուցիչ նշում 6-ը)՝ Սմիթի և այլոց կողմից նշված կարևոր կետ 19՝ ի տարբերություն նախորդ ուսումնասիրություններում օգտագործված նյութերի 17,20: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）——Սմիթ 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0料17,20料1由于 这些 mlc 的 泄漏 非常 （在 在 在 750 V ից 180 ° C 时 <10-7 A ， 参见 补兎 说信息））））） — 等 人 19 提到 关键 关键 点 相比之下 相比之之下 相比乸乸相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之之下 相比之之下 相比之下 相比之下相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 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。 Поскольку ток утечки этих MLC очень низкий (<10–7 А при 750 В и 180 °C, см. подробности в дополнительном примечании 6) — ключевой момент, упомянутый Смитом и др. 19 — для сравнения, были достигнуты эти характеристики. Քանի որ այս MLC-ների արտահոսքի հոսանքը շատ ցածր է (<10–7 Ա 750 Վ-ում և 180 °C-ում, մանրամասների համար տե՛ս լրացուցիչ նշում 6-ը)՝ համեմատության համար Սմիթի և այլոց կողմից նշված կարևոր կետ 19, այս ցուցանիշները ձեռք են բերվել։նախորդ ուսումնասիրություններում օգտագործված նյութերի նկատմամբ 17,20:
Նույն պայմանները (600 Վ, 20–90 °C) կիրառվել են նաև Ստիրլինգի ցիկլի համար (Լրացուցիչ նշում 7): Ինչպես սպասվում էր DE ցիկլի արդյունքներից, ելքը կազմել է 41.0 մՋ: Ստիրլինգի ցիկլերի ամենաակնառու առանձնահատկություններից մեկը սկզբնական լարումը ջերմաէլեկտրական էֆեկտի միջոցով ուժեղացնելու դրանց ունակությունն է: Մենք դիտարկել ենք մինչև 39 լարման աճ (15 Վ սկզբնական լարումից մինչև մինչև 590 Վ վերջնական լարում, տե՛ս Լրացուցիչ Նկար 7.2):
Այս MLC-ների մեկ այլ տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ դրանք բավականաչափ մեծ մակրոսկոպիկ օբյեկտներ են՝ ջոուլային միջակայքում էներգիա հավաքելու համար: Հետևաբար, մենք կառուցեցինք նախատիպային հավաքիչ (HARV1)՝ օգտագործելով 28 MLC PST 1 մմ հաստությամբ, հետևելով Տորելլոյի և այլոց կողմից նկարագրված նույն զուգահեռ թիթեղի դիզայնին14, 7×4 մատրիցով, ինչպես ցույց է տրված նկար 2ա-ում: Ջերմափոխանակիչում ջերմություն կրող դիէլեկտրիկ հեղուկը տեղաշարժվում է պերիստալտիկ պոմպով՝ երկու ռեզերվուարների միջև, որտեղ հեղուկի ջերմաստիճանը պահպանվում է հաստատուն (մեթոդ): Հավաքեք մինչև 3.1 Ջ՝ օգտագործելով նկար 2ա-ում նկարագրված Օլսոնի ցիկլը, իզոթերմ շրջաններ 10°C և 125°C ջերմաստիճաններում և իզոդաշտ շրջաններ 0 և 750 Վ (195 կՎ սմ-1): Սա համապատասխանում է 3.14 Ջ սմ-3 էներգիայի խտությանը: Այս կոմբայնն օգտագործելով՝ չափումները կատարվել են տարբեր պայմաններում (Նկար 2բ): Նշենք, որ 80°C ջերմաստիճանի և 600 Վ (155 կՎ սմ-1) լարման դեպքում ստացվել է 1.8 Ջ: Սա լավ համապատասխանում է նախկինում նշված 65 մՋ-ի հետ՝ նույն պայմաններում (28 × 65 = 1820 մՋ) 1 մմ հաստությամբ PST MLC-ի համար։
ա, Հավաքված HARV1 նախատիպի փորձարարական տեղադրում՝ հիմնված 28 MLC PST-ների վրա՝ 1 մմ հաստությամբ (4 տող × 7 սյուն), որոնք աշխատում են Օլսոնի ցիկլերով: Չորս ցիկլի քայլերից յուրաքանչյուրի համար նախատիպում նշված են ջերմաստիճանը և լարումը: Համակարգիչը գործարկում է պերիստալտիկ պոմպ, որը շրջանառում է դիէլեկտրիկ հեղուկը սառը և տաք ջրամբարների, երկու փականների և սնուցման աղբյուրի միջև: Համակարգիչը նաև օգտագործում է ջերմազույգեր՝ նախատիպին մատակարարվող լարման և հոսանքի, ինչպես նաև էլեկտրամատակարարումից կոմբայնի ջերմաստիճանի վերաբերյալ տվյալներ հավաքելու համար: բ, Մեր 4×7 MLC նախատիպի կողմից հավաքված էներգիան (գույն)՝ կախված ջերմաստիճանի տիրույթից (X առանցք) և լարումից (Y առանցք) տարբեր փորձերում:
Հավաքիչի ավելի մեծ տարբերակը (HARV2)՝ 60 PST MLC 1 մմ հաստությամբ և 160 PST MLC 0.5 մմ հաստությամբ (41.7 գ ակտիվ պիրոէլեկտրական նյութ), տվեց 11.2 Ջ (Լրացուցիչ նշում 8): 1984 թվականին Օլսենը պատրաստեց էներգիայի հավաքիչ՝ հիմնված անագով լեգիրված Pb(Zr,Ti)O3 միացության 317 գ-ի վրա, որը կարող էր առաջացնել 6.23 Ջ էլեկտրաէներգիա մոտ 150 °C ջերմաստիճանում (հղում 21): Այս կոմբայնի համար սա ջոուլային տիրույթում հասանելի միակ այլ արժեքն է: Այն ստացավ մեր ստացած արժեքի կեսից մի փոքր ավելին և գրեթե յոթ անգամ ավելի լավ որակ: Սա նշանակում է, որ HARV2-ի էներգիայի խտությունը 13 անգամ ավելի բարձր է:
HARV1 ցիկլի պարբերությունը 57 վայրկյան է։ Սա արտադրել է 54 մՎտ հզորություն՝ 1 մմ հաստությամբ MLC հավաքածուների 7 սյուներից բաղկացած 4 շարքով։ Մեկ քայլ առաջ գնալու համար մենք կառուցել ենք երրորդ կոմբայնը (HARV3)՝ 0.5 մմ հաստությամբ PST MLC-ով և HARV1-ի և HARV2-ի նման կառուցվածքով (Լրացուցիչ նշում 9): Մենք չափել ենք 12.5 վայրկյան ջերմացման ժամանակը։ Սա համապատասխանում է 25 վ ցիկլի ժամանակին (Լրացուցիչ նկ. 9): Հավաքված էներգիան (47 մՋ) տալիս է 1.95 մՎտ էլեկտրական հզորություն մեկ MLC-ի համար, ինչը, իր հերթին, թույլ է տալիս պատկերացնել, որ HARV2-ը արտադրում է 0.55 Վտ (մոտավորապես 1.95 մՎտ × 280 PST MLC 0.5 մմ հաստությամբ): Բացի այդ, մենք մոդելավորել ենք ջերմափոխանակումը՝ օգտագործելով վերջավոր տարրերի մոդելավորումը (COMSOL, Լրացուցիչ նշում 10 և Լրացուցիչ աղյուսակներ 2-4), որը համապատասխանում է HARV1 փորձերին։ Վերջավոր տարրերի մոդելավորումը հնարավորություն տվեց կանխատեսել գրեթե մեկ կարգի ավելի բարձր հզորության արժեքներ (430 մՎտ) PST սյուների նույն քանակի համար՝ MLC-ն նոսրացնելով մինչև 0.2 մմ, ջուրն օգտագործելով որպես սառեցնող միջոց և մատրիցը վերականգնելով մինչև 7 շարք × 4 սյուն (բացի , երբ բաքը կոմբայնի կողքին էր, կար 960 մՎտ, լրացուցիչ նկ. 10բ):
Այս կոլեկտորի օգտակարությունը ցույց տալու համար, Ստիրլինգի ցիկլը կիրառվել է ինքնուրույն ցուցադրիչի վրա, որը բաղկացած է ընդամենը երկու 0.5 մմ հաստությամբ PST MLC-ներից՝ որպես ջերմային կոլեկտորներ, բարձր լարման անջատիչից, կուտակիչ կոնդենսատորով ցածր լարման անջատիչից, DC/DC փոխարկիչից, ցածր հզորության միկրոկառավարիչից, երկու ջերմազույգից և խթանիչ փոխարկիչից (Լրացուցիչ նշում 11): Շղթան պահանջում է, որ կուտակիչ կոնդենսատորը սկզբում լիցքավորվի 9 Վ լարմամբ, ապա աշխատի ինքնուրույն, մինչդեռ երկու MLC-ների ջերմաստիճանը տատանվում է -5°C-ից մինչև 85°C, այստեղ՝ 160 վայրկյան տևողությամբ ցիկլերով (մի քանի ցիկլեր ներկայացված են Լրացուցիչ նշում 11-ում): Հատկանշական է, որ ընդամենը 0.3 գ քաշով երկու MLC-ները կարող են ինքնուրույն կառավարել այս մեծ համակարգը: Մեկ այլ հետաքրքիր առանձնահատկությունն այն է, որ ցածր լարման փոխարկիչը կարող է 400 Վ-ը փոխակերպել 10-15 Վ-ի՝ 79% արդյունավետությամբ (Լրացուցիչ նշում 11 և Լրացուցիչ նկար 11.3):
Վերջապես, մենք գնահատեցինք այս MLC մոդուլների արդյունավետությունը ջերմային էներգիան էլեկտրական էներգիայի փոխակերպելու գործում: Արդյունավետության որակի գործակից η-ն սահմանվում է որպես հավաքված էլեկտրական էներգիայի Nd խտության և մատակարարված ջերմության Qin խտության հարաբերակցություն (Լրացուցիչ նշում 12):
Նկարներ 3ա և բ-ն ցույց են տալիս Օլսենի ցիկլի η և ηr արդյունավետությունը համապատասխանաբար՝ որպես 0.5 մմ հաստությամբ PST MLC-ի ջերմաստիճանային տիրույթի ֆունկցիա: Երկու տվյալների հավաքածուներն էլ տրված են 195 կՎ սմ-1 էլեկտրական դաշտի համար: Արդյունավետությունը \(\սա\) հասնում է 1.43%-ի, որը համարժեք է ηr-ի 18%-ին: Այնուամենայնիվ, 25°C-ից մինչև 35°C 10 Կ ջերմաստիճանային տիրույթի համար ηr-ը հասնում է մինչև 40% արժեքների (կապույտ կորը Նկար 3բ-ում): Սա կրկնակի ավելի է, քան NLP նյութերի համար հայտնի արժեքը, որը գրանցվել է PMN-PT թաղանթներում (ηr = 19%) 10 Կ և 300 կՎ սմ-1 ջերմաստիճանային տիրույթում (Հղում 18): 10 Կ-ից ցածր ջերմաստիճանային տիրույթները չեն հաշվի առնվել, քանի որ PST MLC-ի ջերմային հիստերեզը 5-ից 8 Կ է: Ֆազային անցումների արդյունավետության վրա դրական ազդեցության ճանաչումը կարևոր է: Փաստորեն, η-ի և ηr-ի օպտիմալ արժեքները գրեթե բոլորը ստացվել են սկզբնական Ti = 25°C ջերմաստիճանում՝ Նկար 3ա, բ-ում: Սա պայմանավորված է փակ փուլային անցմամբ, երբ դաշտ չի կիրառվում, և Կյուրիի ջերմաստիճանը TC-ն մոտ 20°C է այս MLC-ներում (Լրացուցիչ նշում 13):
a,b, Օլսոնի ցիկլի η արդյունավետությունը և (a)\({\eta }_{{\rm{r}}}=\eta /{\eta}_{{\rm{Carnot}}-ի համամասնական արդյունավետությունը 195 կՎ սմ-1 դաշտի և տարբեր սկզբնական ջերմաստիճանների Ti, }}\,\)(b) 0.5 մմ հաստությամբ MPC PST-ի համար, կախված ΔTspan ջերմաստիճանի միջակայքից։
Վերջին դիտարկումն ունի երկու կարևոր նշանակություն՝ (1) ցանկացած արդյունավետ ցիկլ պետք է սկսվի TC-ից բարձր ջերմաստիճաններում, որպեսզի տեղի ունենա դաշտով պայմանավորված փուլային անցում (պարաէլեկտրականից ֆեռոէլեկտրական). (2) այս նյութերն ավելի արդյունավետ են TC-ին մոտ աշխատանքային ժամանակներում: Չնայած մեր փորձերում ցուցադրվում են մեծածավալ արդյունավետություններ, սահմանափակ ջերմաստիճանային տիրույթը թույլ չի տալիս մեզ հասնել մեծ բացարձակ արդյունավետությունների՝ Կարնոյի սահմանի (\(\Դելտա T/T\)) պատճառով: Այնուամենայնիվ, այս PST MLC-ների կողմից ցուցադրված գերազանց արդյունավետությունը արդարացնում է Օլսենին, երբ նա նշում է, որ «իդեալական 20-րդ դասի վերականգնողական ջերմաէլեկտրական շարժիչը, որը գործում է 50 °C-ից մինչև 250 °C ջերմաստիճաններում, կարող է ունենալ 30% արդյունավետություն»17: Այս արժեքներին հասնելու և հայեցակարգը ստուգելու համար օգտակար կլինի օգտագործել տարբեր TC-ներով լեգիրված PST-ներ, ինչպես ուսումնասիրել են Շեբանովը և Բորմանը: Նրանք ցույց տվեցին, որ PST-ում TC-ն կարող է տատանվել 3°C-ից (Sb լեգիրում) մինչև 33°C (Ti լեգիրում)22: Հետևաբար, մենք ենթադրում ենք, որ հաջորդ սերնդի պիրոէլեկտրական վերականգնիչները, որոնք հիմնված են լեգիրված PST MLC-ների կամ ուժեղ առաջին կարգի փուլային անցում ունեցող այլ նյութերի վրա, կարող են մրցակցել լավագույն էներգիայի հավաքիչների հետ։
Այս ուսումնասիրության մեջ մենք ուսումնասիրել ենք PST-ից պատրաստված MLC-ները: Այս սարքերը բաղկացած են Pt և PST էլեկտրոդների շարքից, որոնցում զուգահեռաբար միացված են մի քանի կոնդենսատորներ: PST-ն ընտրվել է, քանի որ այն գերազանց էլեկտրաէներգիայի նյութ է և, հետևաբար, պոտենցիալ գերազանց NLP նյութ: Այն ցուցաբերում է սուր առաջին կարգի ֆերոէլեկտրական-պարաէլեկտրական փուլային անցում մոտ 20°C ջերմաստիճանում, ինչը ցույց է տալիս, որ դրա էնտրոպիայի փոփոխությունները նման են Նկար 1-ում ցույց տրվածներին: Նմանատիպ MLC-ները լիովին նկարագրվել են EC13,14 սարքերի համար: Այս ուսումնասիրության մեջ մենք օգտագործել ենք 10.4 × 7.2 × 1 մմ³ և 10.4 × 7.2 × 0.5 մմ³ MLC-ներ: 1 մմ և 0.5 մմ հաստությամբ MLC-ները պատրաստվել են համապատասխանաբար 38.6 մկմ հաստությամբ PST-ի 19 և 9 շերտերից: Երկու դեպքում էլ ներքին PST շերտը տեղադրվել է 2.05 մկմ հաստությամբ պլատինե էլեկտրոդների միջև: Այս MLC-ների նախագծումը ենթադրում է, որ PST-ների 55%-ը ակտիվ են, որոնք համապատասխանում են էլեկտրոդների միջև ընկած մասին (Լրացուցիչ նշում 1): Ակտիվ էլեկտրոդի մակերեսը կազմել է 48.7 մմ2 (Լրացուցիչ աղյուսակ 5): MLC PST-ն պատրաստվել է պինդ փուլի ռեակցիայի և ձուլման մեթոդով: Պատրաստման գործընթացի մանրամասները նկարագրվել են նախորդ հոդվածում14: PST MLC-ի և նախորդ հոդվածի միջև եղած տարբերություններից մեկը B-տեղանքների հերթականությունն է, որը մեծապես ազդում է PST-ում էլեկտրոլիտիկ ածխածնի աշխատանքի վրա: PST MLC-ի B-տեղանքների հերթականությունը 0.75 է (Լրացուցիչ նշում 2), որը ստացվել է 1400°C-ում սինտերացման միջոցով, որին հաջորդում է հարյուրավոր ժամեր տևողությամբ 1000°C-ում թրծումը: PST MLC-ի վերաբերյալ լրացուցիչ տեղեկությունների համար տե՛ս Լրացուցիչ նշումներ 1-3-ը և Լրացուցիչ աղյուսակ 5-ը:
Այս ուսումնասիրության հիմնական հայեցակարգը հիմնված է Օլսոնի ցիկլի վրա (Նկար 1): Նման ցիկլի համար մեզ անհրաժեշտ է տաք և սառը ջրամբար և էլեկտրամատակարարում, որը կարող է վերահսկել և կառավարել տարբեր MLC մոդուլների լարումը և հոսանքը: Այս ուղիղ ցիկլերը օգտագործել են երկու տարբեր կոնֆիգուրացիաներ՝ (1) Linkam մոդուլները տաքացնում և սառեցնում են մեկ MLC, որը միացված է Keithley 2410 էլեկտրամատակարարմանը, և (2) երեք նախատիպեր (HARV1, HARV2 և HARV3) զուգահեռաբար նույն աղբյուրի էներգիայի հետ: Վերջին դեպքում, երկու ջրամբարների (տաք և սառը) և MLC-ի միջև ջերմափոխանակման համար օգտագործվել է դիէլեկտրիկ հեղուկ (սիլիկոնային յուղ՝ 5 cP մածուցիկությամբ 25°C ջերմաստիճանում, որը գնվել է Sigma Aldrich-ից): Ջերմային ջրամբարը բաղկացած է ապակե տարայից, որը լցված է դիէլեկտրիկ հեղուկով և տեղադրված է ջերմային թիթեղի վրա: Սառը պահեստը բաղկացած է ջրային լոգանքից՝ հեղուկ խողովակներով, որոնք պարունակում են դիէլեկտրիկ հեղուկ մեծ պլաստիկ տարայի մեջ, որը լցված է ջրով և սառույցով: Կոմբայնի յուրաքանչյուր ծայրում տեղադրվել են երկու եռակողմանի սեղմող փականներ (գնված Bio-Chem Fluidics-ից)՝ հեղուկը մեկ ռեզերվուարից մյուսը ճիշտ փոխանցելու համար (Նկար 2ա): PST-MLC փաթեթի և սառեցնող հեղուկի միջև ջերմային հավասարակշռությունն ապահովելու համար ցիկլի ժամանակահատվածը երկարաձգվել է մինչև մուտքի և ելքի ջերմազույգերը (որքան հնարավոր է մոտ PST-MLC փաթեթին) ցույց տան նույն ջերմաստիճանը: Python սկրիպտը կառավարում և համաժամեցնում է բոլոր սարքերը (աղբյուրի չափիչներ, պոմպեր, փականներ և ջերմազույգեր)՝ ճիշտ Օլսոնի ցիկլը գործարկելու համար, այսինքն՝ սառեցնող հեղուկի ցիկլը սկսում է ցիկլավորվել PST կույտով, երբ աղբյուրի չափիչը լիցքավորվում է, որպեսզի դրանք տաքանան տվյալ Օլսոնի ցիկլի համար ցանկալի կիրառվող լարման տակ:
Այլընտրանքորեն, մենք հաստատել ենք հավաքված էներգիայի այս ուղղակի չափումները անուղղակի մեթոդներով: Այս անուղղակի մեթոդները հիմնված են տարբեր ջերմաստիճաններում հավաքված էլեկտրական տեղաշարժի (D) – էլեկտրական դաշտի (E) դաշտային օղակների վրա, և երկու DE օղակների միջև եղած մակերեսը հաշվարկելով՝ կարելի է ճշգրիտ գնահատել, թե որքան էներգիա կարող է հավաքվել, ինչպես ցույց է տրված նկար 2-ում: .1բ. Այս DE օղակները նույնպես հավաքվում են Քիթլիի աղբյուրաչափերի միջոցով:
Քսանութ 1 մմ հաստությամբ PST MLC-ներ հավաքվել են 4 շարքով, 7 սյունով զուգահեռ թիթեղային կառուցվածքում՝ համաձայն հղումներում նկարագրված նախագծի։ 14. PST-MLC շարքերի միջև հեղուկի բացը 0.75 մմ է։ Սա իրականացվում է PST MLC-ի եզրերին որպես հեղուկի միջադիրներ երկկողմանի ժապավենի շերտեր ավելացնելով։ PST MLC-ն էլեկտրականորեն միացված է զուգահեռաբար արծաթե էպօքսիդային կամրջով, որը շփվում է էլեկտրոդային լարերի հետ։ Դրանից հետո լարերը արծաթե էպօքսիդային խեժով սոսնձվել են էլեկտրոդային ծայրերի յուրաքանչյուր կողմում՝ էլեկտրամատակարարմանը միանալու համար։ Վերջապես, ամբողջ կառուցվածքը տեղադրվում է պոլիոլեֆինային խողովակի մեջ։ Վերջինս սոսնձվում է հեղուկի խողովակին՝ պատշաճ կնքումն ապահովելու համար։ Վերջապես, PST-MLC կառուցվածքի յուրաքանչյուր ծայրում ներկառուցվել են 0.25 մմ հաստությամբ K տիպի ջերմազույգեր՝ մուտքի և ելքի հեղուկի ջերմաստիճանները վերահսկելու համար։ Դրա համար խողովակը նախ պետք է անցքավորվի։ Ջերմազույգը տեղադրելուց հետո ջերմազույգի խողովակի և մետաղալարի միջև քսեք նույն սոսինձը, ինչ նախկինում՝ կնքումը վերականգնելու համար։
Կառուցվել է ութ առանձին նախատիպ, որոնցից չորսն ունեին 40 0.5 մմ հաստությամբ MLC PST-ներ, որոնք բաշխված էին որպես զուգահեռ թիթեղներ՝ 5 սյուներով և 8 շարքերով, իսկ մնացած չորսը՝ 15 1 մմ հաստությամբ MLC PST-ներ՝ 3 սյունակ × 5 շարք զուգահեռ թիթեղների կառուցվածքով: Օգտագործված PST MLC-ների ընդհանուր թիվը 220 էր (160՝ 0.5 մմ հաստությամբ և 60 PST MLC՝ 1 մմ հաստությամբ): Մենք այս երկու ենթամիավորներն անվանում ենք HARV2_160 և HARV2_60: HARV2_160 նախատիպի հեղուկային ճեղքը բաղկացած է երկու երկկողմանի ժապավեններից՝ 0.25 մմ հաստությամբ, որոնց միջև կա 0.25 մմ հաստությամբ մետաղալար: HARV2_60 նախատիպի համար մենք կրկնեցինք նույն ընթացակարգը, բայց օգտագործելով 0.38 մմ հաստությամբ մետաղալար: Համաչափության համար HARV2_160-ը և HARV2_60-ը ունեն իրենց սեփական հեղուկային շղթաները, պոմպերը, փականները և սառը կողմը (Լրացուցիչ նշում 8): Երկու HARV2 միավորները կիսում են ջերմային ռեզերվուարը՝ 3 լիտրանոց տարան (30 սմ x 20 սմ x 5 սմ) երկու տաք թիթեղների վրա՝ պտտվող մագնիսներով: Բոլոր ութ առանձին նախատիպերը էլեկտրականորեն միացված են զուգահեռաբար: HARV2_160 և HARV2_60 ենթամիավորները միաժամանակ աշխատում են Օլսոնի ցիկլում, որի արդյունքում ստացվում է 11.2 Ջ էներգիայի հավաքագրում:
Տեղադրեք 0.5 մմ հաստությամբ PST MLC պոլիօլեֆինային խողովակի մեջ՝ երկկողմանի ժապավենով և երկու կողմերից մետաղալարով, որպեսզի հեղուկի հոսքի համար տեղ ստեղծվի: Փոքր չափերի շնորհիվ նախատիպը տեղադրվել է տաք կամ սառը ջրամբարի փականի կողքին՝ նվազագույնի հասցնելով ցիկլի տևողությունը:
PST MLC-ում տաքացման ճյուղին հաստատուն լարում կիրառելով, կիրառվում է հաստատուն էլեկտրական դաշտ։ Արդյունքում առաջանում է բացասական ջերմային հոսանք, և կուտակվում է էներգիա։ PST MLC-ն տաքացնելուց հետո դաշտը հեռացվում է (V = 0), և դրանում կուտակված էներգիան վերադարձվում է աղբյուրի հաշվիչ, որը համապատասխանում է հավաքված էներգիայի ևս մեկ ներդրմանը։ Վերջապես, V = 0 լարման կիրառմամբ, MLC PST-ները սառեցվում են մինչև իրենց սկզբնական ջերմաստիճանը, որպեսզի ցիկլը կարողանա վերսկսվել։ Այս փուլում էներգիա չի հավաքվում։ Մենք Օլսենի ցիկլը գործարկեցինք Keithley 2410 SourceMeter-ի միջոցով, լիցքավորելով PST MLC-ն լարման աղբյուրից և սահմանելով հոսանքի համապատասխանությունը համապատասխան արժեքի, որպեսզի լիցքավորման փուլում հավաքվեն բավարար միավորներ՝ հուսալի էներգիայի հաշվարկների համար։
Ստիրլինգի ցիկլերում PST MLC-ները լիցքավորվել են լարման աղբյուրի ռեժիմով՝ սկզբնական էլեկտրական դաշտի արժեքով (սկզբնական լարում Vi > 0), ցանկալի համապատասխանության հոսանքով, այնպես որ լիցքավորման քայլը տևել է մոտ 1 վայրկյան (և հավաքվել են բավարար միավորներ էներգիայի հուսալի հաշվարկի համար) և սառը ջերմաստիճանով։ Ստիրլինգի ցիկլերում PST MLC-ները լիցքավորվել են լարման աղբյուրի ռեժիմով՝ սկզբնական էլեկտրական դաշտի արժեքով (սկզբնական լարում Vi > 0), ցանկալի համապատասխանության հոսանքով, այնպես որ լիցքավորման քայլը տևել է մոտ 1 վայրկյան (և հավաքվել են բավարար միավորներ էներգիայի հուսալի հաշվարկի համար) և սառը ջերմաստիճանով։ В циклах Стирлинга PST MLC заряжались в режиме источника напряжения при начальном значении электрического поля (начальное напряжение Vi > 0), желаемом податливом токе, так что на этапично зарядки. количество точек для надежного расчета энергия) и холодная температура. Ստիրլինգի PST MLC ցիկլերում դրանք լիցքավորվել են լարման աղբյուրի ռեժիմով՝ էլեկտրական դաշտի սկզբնական արժեքով (սկզբնական լարում Vi > 0), ցանկալի ելքային հոսանքով, այնպես որ լիցքավորման փուլը տևում է մոտ 1 վ (և հավաքվում է բավարար քանակությամբ կետեր՝ էներգիայի հուսալի հաշվարկի համար) և սառը ջերմաստիճանում։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。 Գլխավոր ցիկլում PST MLC-ն լիցքավորվում է սկզբնական էլեկտրական դաշտի արժեքով (սկզբնական լարում Vi > 0) լարման աղբյուրի ռեժիմում, այնպես որ պահանջվող համապատասխանության հոսանքը լիցքավորման քայլի համար տևում է մոտ 1 վայրկյան (և մենք հավաքեցինք բավարար միավորներ՝ (էներգիան) և ցածր ջերմաստիճանը հուսալիորեն հաշվարկելու համար): В цикл Стирлинга PST MLC заряжается в режиме источника напряжения с начальным значением электрического поля (начальное напряжение Vi > 0), требуемый ток податливости նման, что этапись на общение (начальное напряжение Vi > 0), количество точек, чтобы надежно рассчитать энергию) и низкие температуры. Ստիրլինգի ցիկլում PST MLC-ն լիցքավորվում է լարման աղբյուրի ռեժիմով՝ էլեկտրական դաշտի սկզբնական արժեքով (սկզբնական լարում Vi > 0), անհրաժեշտ համապատասխանության հոսանքը այնպիսին է, որ լիցքավորման փուլը տևում է մոտ 1 վրկ (և հավաքվում է բավարար քանակությամբ կետեր՝ էներգիան հուսալիորեն հաշվարկելու համար) և ցածր ջերմաստիճաններում։Մինչև PST MLC-ի տաքանալը, բացեք շղթան՝ կիրառելով I = 0 մԱ համապատասխան հոսանք (մեր չափման աղբյուրի կողմից ընդունվող նվազագույն համապատասխան հոսանքը 10 նԱ է): Արդյունքում, MJK-ի PST-ում մնում է լիցք, և լարումը մեծանում է նմուշի տաքանալուն զուգընթաց: BC թևում էներգիա չի կուտակվում, քանի որ I = 0 մԱ է: Բարձր ջերմաստիճանի հասնելուց հետո MLT FT-ի լարումը մեծանում է (որոշ դեպքերում՝ ավելի քան 30 անգամ, տե՛ս լրացուցիչ նկար 7.2-ը), MLK FT-ն լիցքաթափվում է (V = 0), և դրանցում կուտակվում է էլեկտրական էներգիա նույն ժամանակով, ինչ սկզբնական լիցքը: Նույն հոսանքի համապատասխանությունը վերադարձվում է չափիչ-աղբյուրին: Լարման ավելացման պատճառով բարձր ջերմաստիճանում կուտակված էներգիան ավելի բարձր է, քան տրամադրվել է ցիկլի սկզբում: Հետևաբար, էներգիան ստացվում է ջերմությունը էլեկտրաէներգիայի փոխակերպելով:
Մենք օգտագործել ենք Keithley 2410 SourceMeter՝ PST MLC-ին մատակարարվող լարումը և հոսանքը վերահսկելու համար: Համապատասխան էներգիան հաշվարկվում է Keithley-ի աղբյուրաչափի կողմից կարդացված լարման և հոսանքի արտադրյալի ինտեգրմամբ՝ \ (E = {\int }_{0}^{\tau }{I}_({\rm {meas))}\left(t\ right){V}_{{\rm{meas}}}(t)\), որտեղ τ-ն պարբերության պարբերությունն է: Մեր էներգիայի կորի վրա դրական էներգիայի արժեքները նշանակում են այն էներգիան, որը մենք պետք է տանք MLC PST-ին, իսկ բացասական արժեքները՝ այն էներգիան, որը մենք կլանում ենք դրանցից և, հետևաբար, ստացված էներգիան: Տվյալ հավաքման ցիկլի համար հարաբերական հզորությունը որոշվում է հավաքված էներգիան ամբողջ ցիկլի τ պարբերությանը բաժանելով:
Բոլոր տվյալները ներկայացված են հիմնական տեքստում կամ լրացուցիչ տեղեկատվության մեջ: Նամակներն ու նյութերի հարցումները պետք է ուղղվեն այս հոդվածի հետ տրամադրված AT կամ ED տվյալների աղբյուրին:
Անդո Ջունիոր, Օհայո, Մարան, ԱԼՕ և Հենաո, Հյուսիսային Կարոլինա։ Էներգիայի հավաքման համար ջերմաէլեկտրական միկրոգեներատորների մշակման և կիրառման վերանայում։ Անդո Ջունիոր, Օհայո, Մարան, ԱԼՕ և Հենաո, Հյուսիսային Կարոլինա։ Էներգիայի հավաքման համար ջերմաէլեկտրական միկրոգեներատորների մշակման և կիրառման վերանայում։Անդո Ջունիոր, Օհայո, Մարան, ԱԼՕ և Հենաո, Հյուսիսային Կարոլինա։ Էներգիայի հավաքման համար ջերմաէլեկտրական միկրոգեներատորների մշակման և կիրառման ակնարկ։ Ando Junior, OH, 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, OH, Maran, ALO & Henao, NCՕհայո նահանգի Անդո Ջունիորը, Մարանը, ԱԼՕ-ն և Հյուսիսային Կարոլինա նահանգի Հենաոն քննարկում են էներգիա հավաքելու համար ջերմաէլեկտրական միկրոգեներատորների մշակումը և կիրառումը։ռեզյումե։ աջակցություն։ Էներգետիկայի ամսագիր 91, 376–393 (2018)։
Պոլման, Ա., Նայթ, Մ., Գարնեթ, Է.Ս., Էրլեր, Բ. և Սինկե, Վ.Ս. Ֆոտովոլտային նյութեր. ներկայիս արդյունավետություն և ապագայի մարտահրավերներ։ Պոլման, Ա., Նայթ, Մ., Գարնեթ, Է.Ս., Էրլեր, Բ. և Սինկե, Վ.Ս. Ֆոտովոլտային նյութեր. ներկայիս արդյունավետություն և ապագայի մարտահրավերներ։Պոլման, Ա., Նայթ, Մ., Գարնեթ, Է.Կ., Էրլեր, Բ. և Սինկե, Վ.Կ. Ֆոտովոլտային նյութեր. ներկայիս կատարողականություն և ապագա մարտահրավերներ։ 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。 Պոլման, Ա., Նայթ, Մ., Գարնեթ, Է.Ս., Էրլեր, Բ. և Սինկե, Վ.Ս. Արևային նյութեր. ներկայիս արդյունավետություն և ապագայի մարտահրավերներ։Պոլման, Ա., Նայթ, Մ., Գարնեթ, Է.Կ., Էրլեր, Բ. և Սինկե, Վ.Կ. Ֆոտովոլտային նյութեր. ներկայիս կատարողականություն և ապագա մարտահրավերներ։Գիտություն 352, aad4424 (2016)։
Սոնգ, Կ., Չժաո, Ռ., Վանգ, ԶԼ և Յանգ, Յ. Միացված պիրո-պիեզոէլեկտրական էֆեկտ՝ ինքնաշխատող ջերմաստիճանի և ճնշման միաժամանակյա զգայունության համար։ Սոնգ, Կ., Չժաո, Ռ., Վանգ, ԶԼ և Յանգ, Յ. Միաժամանակյա ջերմաստիճանի և ճնշման ինքնաշխատ չափման համար կոնյուկտիվ պիրո-պիեզոէլեկտրական էֆեկտ։Սոնգ Կ., Չժաո Ռ., Վան Զ.Լ. և Յան Յու. Ջերմաստիճանի և ճնշման ինքնավար միաժամանակյա չափման համար համակցված պիրոպիեզոէլեկտրական էֆեկտ։ 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。 Սոնգ, Կ., Չժաո, Ռ., Վան, ԶԼ և Յանգ, Յ. Ինքնամատակարարման համար՝ ջերմաստիճանի և ճնշման հետ միաժամանակ։Սոնգ Կ., Չժաո Ռ., Վան Զ.Լ. և Յան Յու. Ջերմաստիճանի և ճնշման ինքնավար միաժամանակյա չափման համար համակցված թերմոպիեզոէլեկտրական էֆեկտ։Առաջ։ Ալմա մատեր 31, 1902831 (2019)։
Սեբալդ, Գ., Պրուվոստ, Ս. և Գույոմար, Դ. Էրիկսոնի պիրոէլեկտրական ցիկլերի հիման վրա էներգիայի հավաքագրում ռելաքսորային ֆեռոէլեկտրական կերամիկայում։ Սեբալդ, Գ., Պրուվոստ, Ս. և Գույոմար, Դ. Էրիկսոնի պիրոէլեկտրական ցիկլերի հիման վրա էներգիայի հավաքագրում ռելաքսորային ֆեռոէլեկտրական կերամիկայում։Սեբալդ Գ., Պրուվոստ Ս. և Գույոմար Դ. Էներգիայի հավաքագրում՝ հիմնված պիրոկլեքսորային ֆեռոէլեկտրական կերամիկայի Էրիկսոնի ցիկլերի վրա։Սեբալդ Գ., Պրուվոստ Ս. և Գույոմար Դ. Էներգիայի հավաքագրում ռելաքսորային ֆեռոէլեկտրական կերամիկայում՝ հիմնված Ericsson-ի պիրոէլեկտրական ցիկլի վրա: Smart alma mater. structure. 17, 15012 (2007):
Ալպայ, Ս.Պ., Մանտեսե, Ջ., Տրոլիեր-Մաքինստրի, Ս., Չժան, Ք. և Ուոթմոր, Ռ.Վ. Հաջորդ սերնդի էլեկտրակալորիկ և պիրոէլեկտրական նյութեր պինդ վիճակում էլեկտրաջերմային էներգիայի փոխակերպման համար։ Ալպայ, Ս.Պ., Մանտեսե, Ջ., Տրոլիեր-Մաքինստրի, Ս., Չժան, Ք. և Ուոթմոր, Ռ.Վ. Հաջորդ սերնդի էլեկտրակալորիկ և պիրոէլեկտրական նյութեր պինդ վիճակում էլեկտրաջերմային էներգիայի փոխակերպման համար։ Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Электрокалорические и пироэлектрические материјали следующего поколения для взаимного преобразования энерлектрической эвердотельной. Ալպայ, Ս.Պ., Մանտեսե, Ջ., Տրոլիեր-Մաքինստրի, Ս., Չժան, Ք. և Ուոթմոր, Ռ.Վ. Նոր սերնդի էլեկտրակալորիկ և պիրոէլեկտրական նյութեր պինդ վիճակում էլեկտրաջերմային էներգիայի փոխակերպման համար։ Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW. Ալպայ, Ս.Պ., Մանտեսե, Ջ., Տրոլիեր-Մաքինստրի, Ս., Չժան, Ք. և Ուոթմոր, Ռ.Վ. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Электрокалорические и пироэлектрические материјали следующего поколения для взаимного преобразования энерлектрической эвердотельной. Ալպայ, Ս.Պ., Մանտեսե, Ջ., Տրոլիեր-Մաքինստրի, Ս., Չժան, Ք. և Ուոթմոր, Ռ.Վ. Նոր սերնդի էլեկտրակալորիկ և պիրոէլեկտրական նյութեր պինդ վիճակում էլեկտրաջերմային էներգիայի փոխակերպման համար։Լեդի Բուլ։ 39, 1099–1109 (2014)։
Չժան, Կ., Վանգ, Յ., Վանգ, ԶԼ և Յանգ, Յ. Պիրոէլեկտրական նանոգեներատորների աշխատանքի քանակականացման ստանդարտ և արժեքային գործակից։ Չժան, Կ., Վանգ, Յ., Վանգ, ԶԼ և Յանգ, Յ. Պիրոէլեկտրական նանոգեներատորների աշխատանքի քանակականացման ստանդարտ և արժեքային գործակից։Չժան, Կ., Վան, Յ., Վան, ԶԼ և Յանգ, Յու։ Պիրոէլեկտրական նանոգեներատորների աշխատանքի քանակականացման ստանդարտ և որակի գնահատական։ 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.Չժան, Կ., Վան, Յ., Վան, ԶԼ և Յանգ, Յու. Պիրոէլեկտրական նանոգեներատորի աշխատանքի քանակականացման չափանիշներ և կատարողականության չափանիշներ։Նանոէներգիա 55, 534–540 (2019)։
Քրոսլի, Ս., Նաիր, Բ., Ուոթմոր, ՌՎ, Մոյա, Շ. և Մաթուր, ՆԴ։ Էլեկտրակալորական սառեցման ցիկլեր կապարի սկանդիումի տանտալատում՝ իրական վերածննդով դաշտի տատանման միջոցով։ Քրոսլի, Ս., Նաիր, Բ., Ուոթմոր, ՌՎ, Մոյա, Շ. և Մաթուր, ՆԴ։ Էլեկտրակալորական սառեցման ցիկլեր կապարի սկանդիումի տանտալատում՝ իրական վերածննդով դաշտի տատանման միջոցով։Քրոսլի, Ս., Նաիր, Բ., Ուոթմոր, ՌՎ, Մոյա, Շ. և Մաթուր, ՆԴ։ Էլեկտրակալորական սառեցման ցիկլեր կապար-սկանդիումի տանտալատում՝ իրական վերածննդով՝ դաշտի մոդիֆիկացիայի միջոցով։ Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND: Tantalum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。Քրոսլի, Ս., Նաիր, Բ., Ուոթմոր, ՌՎ, Մոյա, Շ. և Մաթուր, ՆԴ։ Սկանդիում-կապարի տանտալատի էլեկտրաջերմային սառեցման ցիկլ՝ դաշտի շրջման միջոցով իրական վերականգնման համար։Ֆիզիկա, վերանայված X 9, 41002 (2019)։
Մոյա, Շ., Կար-Նարայան, Ս. և Մաթուր, ՆԴ։ Կալորիական նյութեր՝ մոտ ֆերոիկ փուլային անցումներին։ Մոյա, Շ., Կար-Նարայան, Ս. և Մաթուր, ՆԴ։ Կալորիական նյութեր՝ մոտ ֆերոիկ փուլային անցումներին։Մոյա, Շ., Կար-Նարայան, Ս. և Մաթուր, ՆԴ։ Կալորիական նյութեր ֆերոիդային փուլային անցումների մոտ։ Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND 铁质相变附近的热量材料。 Մոյա, Շ., Կար-Նարայան, Ս. և Մաթուր, Ն.Դ. Ջերմային նյութեր սև մետալուրգիայի մոտ։Մոյա, Շ., Կար-Նարայան, Ս. և Մաթուր, Ն.Դ. Երկաթի փուլային անցումներին մոտ ջերմային նյութեր։Նաթ. Մայր բուհի 13, 439–450 (2014):
Մոյա, Շ. և Մաթուր, Հյուսիսային Դակոտա։ Կալորիական նյութեր սառեցման և ջեռուցման համար։ Մոյա, Շ. և Մաթուր, Հյուսիսային Դակոտա։ Կալորիական նյութեր սառեցման և ջեռուցման համար։Մոյա, Շ. և Մաթուր, Հյուսիսային Դակոտա։ Ջերմային նյութեր սառեցման և ջեռուցման համար։ Moya, X. & Mathur, ND 用于冷却和加热的热量材料。 Մոյա, Շ. և Մաթուր, Հյուսիսային Դակոտա։ Ջերմային նյութեր սառեցման և ջեռուցման համար։Մոյա Շ. և Մաթուր Ն.Դ. Ջերմային նյութեր սառեցման և ջեռուցման համար։Գիտություն 370, 797–803 (2020)։
Torelló, A. & Defay, E. Electrocaloric coolers. Torelló, A. & Defay, E. Electrocaloric coolers.Տորելլո, Ա. և Դեֆեյ, Ե. Էլեկտրակալորիկ չիլլերներ. ակնարկ։ Torelló, A. & Defay, E. 电热冷却器：评论。 Torelló, A. & Defay, E. 电热冷却器：评论。Տորելլո, Ա. և Դեֆեյ, Ե. Էլեկտրաջերմային սառեցուցիչներ. ակնարկ։Առաջադեմ։ էլեկտրոնային։ Ալմա մատեր։ 8. 2101031 (2022)։
Նուչոկգվե, Յ. և այլք։ Էլեկտրակալորիկ նյութի հսկայական էներգաարդյունավետությունը բարձր կարգավորված սկանդիում-սկանդիում-կապար խառնուրդում։ National Communication. 12, 3298 (2021)։
Նաիր, Բ. և այլք։ Օքսիդային բազմաշերտ կոնդենսատորների էլեկտրաջերմային ազդեցությունը մեծ է լայն ջերմաստիճանային տիրույթում։ Nature 575, 468–472 (2019)։
Տորելլո, Ա. և այլք։ Էլեկտրաջերմային վերականգնիչներում ջերմաստիճանի մեծ տատանումներ։ Science 370, 125–129 (2020)։
Վանգ, Յ. և այլք։ Բարձր արդյունավետությամբ պինդ վիճակում էլեկտրաջերմային սառեցման համակարգ։ Science 370, 129–133 (2020)։
Մենգ, Յ. և այլք։ Կասկադային էլեկտրաջերմային սառեցման սարք ջերմաստիճանի մեծ բարձրացման համար։ National Energy 5, 996–1002 (2020)։
Օլսեն, ՌԲ և Բրաուն, ԴԴ։ Ջերմության էլեկտրական էներգիայի ուղղակի փոխակերպման բարձր արդյունավետությամբ պիրոէլեկտրական չափումներ։ Օլսեն, ՌԲ և Բրաուն, ԴԴ։ Ջերմության էլեկտրական էներգիայի ուղղակի փոխակերպման բարձր արդյունավետություն՝ կապված պիրոէլեկտրական չափումների հետ։Օլսեն, ՌԲ և Բրաուն, ԴԴ։ Պիրոէլեկտրական չափումների հետ կապված ջերմության բարձր արդյունավետ ուղղակի փոխակերպումը էլեկտրական էներգիայի։ Olsen, RB & Brown, DD 高效直接将热量转换为电能相关的热释电测量。 Օլսեն, ՌԲ և Բրաուն, ԴԴՕլսեն, ՌԲ և Բրաուն, ԴԴ։ Ջերմության արդյունավետ ուղղակի փոխակերպումը էլեկտրաէներգիայի՝ կապված պիրոէլեկտրական չափումների հետ։Ֆերոէլեկտրիկա 40, 17–27 (1982)։
Պանդյա, Ս. և այլք։ Էներգիայի և հզորության խտությունը բարակ ռելաքսորային ֆերոէլեկտրական թաղանթներում։ Ազգային ալմա մատեր։ https://doi.org/10.1038/s41563-018-0059-8 (2018)։
Սմիթ, Ա.Ն. և Հանրահան, Բ.Մ. Կասկադային պիրոէլեկտրական փոխակերպում. ֆեռոէլեկտրական փուլային անցման և էլեկտրական կորուստների օպտիմալացում։ Սմիթ, Ա.Ն. և Հանրահան, Բ.Մ. Կասկադային պիրոէլեկտրական փոխակերպում. ֆեռոէլեկտրական փուլային անցման և էլեկտրական կորուստների օպտիմալացում։Սմիթ, Ա.Ն. և Հանրահան, Բ.Մ. Կասկադային պիրոէլեկտրական փոխակերպում. ֆեռոէլեկտրական փուլային անցում և էլեկտրական կորուստների օպտիմալացում։ Smith, AN & Hanrahan, BM 级联热释电转换：优化铁电相变和电损耗。 Սմիթ, ԱՆ և Հանրահան, ԲՄՍմիթ, Ա.Ն. և Հանրահան, Բ.Մ. Կասկադային պիրոէլեկտրական փոխակերպում. ֆեռոէլեկտրական փուլային անցումների և էլեկտրական կորուստների օպտիմալացում։J. Կիրառական ֆիզիկա։ 128, 24103 (2020)։
Հոխ, Ս.Ռ. Ֆեռոէլեկտրական նյութերի օգտագործումը ջերմային էներգիան էլեկտրաէներգիայի փոխակերպելու համար։ IEEE 51, 838–845 (1963)։
Օլսեն, ՌԲ, Բրունո, ԴԱ, Բրիսկո, ՋՄ և Դուլլեա, Ջ. Կասկադային պիրոէլեկտրական էներգիայի փոխակերպիչ։ Օլսեն, ՌԲ, Բրունո, ԴԱ, Բրիսկո, ՋՄ և Դուլլեա, Ջ. Կասկադային պիրոէլեկտրական էներգիայի փոխակերպիչ։Օլսեն, ՌԲ, Բրունո, ԴԱ, Բրիսկո, ՋՄ և Դուլլեա, Ջ. Կասկադ պիրոէլեկտրական էներգիայի փոխարկիչ։ 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。Օլսեն, ՌԲ, Բրունո, ԴԱ, Բրիսկո, ՋՄ և Դուլլեա, Ջ. Կասկադային պիրոէլեկտրական հզորության փոխակերպիչներ։Ֆերոէլեկտրիկա 59, 205–219 (1984)։
Շեբանով, Լ. և Բորման, Կ. Բարձր էլեկտրակալորական էֆեկտով կապար-սկանդիումի տանտալատային պինդ լուծույթների վերաբերյալ։ Շեբանով, Լ. և Բորման, Կ. Բարձր էլեկտրակալորական էֆեկտով կապար-սկանդիումի տանտալատային պինդ լուծույթների վերաբերյալ։Շեբանով Լ. և Բորման Կ. Բարձր էլեկտրակալորական էֆեկտով կապար-սկանդիումի տանտալատի պինդ լուծույթների մասին։ Shebanov, L. & Borman, K. 关于具有高电热效应的钪铅钪固溶体。 Շեբանով, Լ. և Բորման, Կ.Շեբանով Լ. և Բորման Կ. Սկանդիում-կապար-սկանդիումի բարձր էլեկտրակալորական էֆեկտով պինդ լուծույթների մասին։Ֆերոէլեկտրիկա 127, 143–148 (1992)։
Շնորհակալություն ենք հայտնում Ն. Ֆուրուսավային, Յ. Ինոուեին և Կ. Հոնդային MLC-ի ստեղծման գործում ցուցաբերած օգնության համար: PL, AT, YN, AA, JL, UP, VK, OB և ED: Շնորհակալություն Լյուքսեմբուրգի ազգային հետազոտական ​​հիմնադրամին (FNR)՝ այս աշխատանքին աջակցելու համար՝ CAMELHEAT C17/MS/11703691/Defay, MASSENA PRIDE/15/10935404/Defay-Siebentritt, THERMODIMAT C20/MS/14718071/Defay և BRIDGES2021/MS/16282302/CECOHA/Defay միջոցով:
Նյութերի հետազոտությունների և տեխնոլոգիայի բաժին, Լյուքսեմբուրգի տեխնոլոգիական ինստիտուտ (LIST), Բելվուար, Լյուքսեմբուրգ