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高效热电转换材料的快速可控制备及余热废热发电应用



高效热电转换材料的快速可控制备及余热废热发电应用

项目简介

能源危机和环境恶化日益严重,新能源的探索和开发迫在眉睫,新的能源转换形式是目前国际社会普遍关注的重点之一。热电材料具有将热能和电能直接相互转换的能力,因此在余热废热回收、温差发电、固态制冷等领域有重要的应用价值,近年来受到广泛的关注。新型热电材料半哈斯勒合金具有成分元素安全无毒、机械性能好、稳定性好、热电性能优异等优点,在热电材料发电,尤其是高温温差发电领域有着广泛的应用前景。根据国家能源战略重大需求,针对传统温差发电用高温热电材料价格昂贵、热稳定性差等问题,以半哈斯勒合金中N型ZrNiSn基合金和P型FeNbSb基合金为研究对象,展开了一系列系统研究,获得以下成果:针对半哈斯勒合金中组成元素之间熔点和原子量差异较大,快速制备纯相困难的问题,采用冷坩埚悬浮熔炼结合放电等离子烧结的合成工艺,快速制备出单相、组织结构均匀的半哈斯勒合金,大大提高了制备效率,为大规模工业化应用提供技术支持;针对半哈斯勒合金热导率较高的缺点,通过合金化、细化晶粒等手段有效降低了材料的晶格热导率。由于国际上缺乏高性能P性半哈斯勒合金,独立开发出了P型FeNbSb热电材料,在1000 K附近热电优值zT均达到了1.0左右,已超出目前实用化的高温热电材料SiGe,使基于半哈斯勒合金的热电转换器件得以实现。

更新时间:2018-8-29 14:00:26

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