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从光学的见解更好的热电装置

在热电设备的新设计可以同时提高输出功率和效率

在电子装置的显著问题是其操作期间的发热。这种现象不仅导致电力的浪费,而且还可能会损坏设备。热电材料,其热转换为电,并且反之亦然,可用于转动所产生的热回转化为电能,从而降低功耗,并避免该装置的过热。

在最近的研究中,教授巴斯卡兰muralidharan和技术孟买(澳门皇家赌场app官网)的印度理工学院先生swarnadip慕克吉提出了热电发电机线束耐热更好的一个新的设计方针。他们的设计,研究人员说,可以通过大约两倍增加这些发电机的输出功率,并且相比于类似现有的技术实现效率提高了10%。该研究发表在杂志物理评论应用,由印度空间研究组织(ISRO)的资助。

热电装置的功效转换热能转化为电能是使用图品质因数测量。更有效的装置中,可提供的热量的多个部分可以转化为电能。 “良好的热电发电机应该产生以高转化效率高的输出功率。然而,就是这些参数多少可以被最大化的限制。试图最大限度地发挥这些参数之一,只能在其他的成本来实现,”解释教授。 muralidharan。 

研究表明,让使用纳米材料的设备可以帮助最大限度地提高品质因数。然而,产生高功率与这些小型设备是具有挑战性的,并且需要效率来换取最大功率输出,并且反之亦然。

本研究的目的是了解效率和功率输出更好之间的折衷,并提出了一种机制,以优化此折衷。所提出的设计用途的半导体制成的元件,例如铝,镓和砷的化合物的纳米材料,布置在薄层。此设计中,这是对现有方法的改进,是通过所谓的法布里 - 珀罗腔的光学一个实现的启发。法布里 - 珀罗腔包括彼此面对的两个反射镜的。它作为光学滤波器和只允许特定频率穿过它的光波没有多少降低它们的强度。 

先前的研究已经表明,如果热电材料让特定能量范围的只有电子通过与过滤器传递出的其余部分,那么它可以在给定的功率达到最大效率。纳米结构称为谐振隧穿器件(RTD)具有这样的性质和在热电应用中。 

目前的研究旨在利用共振隧穿器件设计出具有在给定的最大功率比传统RTDS非常高效率的热电装置。要实现这一点,研究人员提出设计一个有法布里 - 珀罗腔状结构的热电装置。 “我们的装置由充当用于电子的势垒两个材料层之间放置在谐振隧穿结构的。的壁垒作用类似于一对在光学法布里 - 珀罗设置中使用的反射镜。此装置还通过仅允许与某些能量的电子通过,”细节先生慕克吉工作于相同的原理的光学法布里 - 珀罗腔的。 

目前的研究表明,壁垒的高度是类似于反射镜的折射率。这些发现有助于科学家们提出了一个具体的设计规则来进行腔体的障碍。根据拟议的准则科学家构建了两个样本设计和执行他们的表演详细计算。 

“应用我们的设计规则上的一些半导体器件,我们在一个较高的转换效率达到了中温差发电巨大的推动作用,”慕克吉先生说。通过计算机模拟,研究人员还证明,他们的设计可能会优于其他类似的设计,并确定不同的条件下,它会给出更好的结果。 

“我们相信,我们的研究开辟了用最简单的,可以在现有的技术框架内制造的结构的各种应用设计的固态器件的新途径,”教授说。 muralidharan这项研究的潜在影响。

文章写的

arulganeshšš - 根据研究文章和电子邮件

对话与作者。

图片来源

通过从andreasley图像pixabay

gubbi实验室网页

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