يُعدّ توفير مصادر مستدامة للكهرباء أحد أهم تحديات هذا القرن. وتنطلق مجالات البحث في مواد حصاد الطاقة من هذا الدافع، بما في ذلك المواد الكهروحرارية¹، والخلايا الكهروضوئية²، والخلايا الكهروضوئية الحرارية³. ورغم افتقارنا إلى مواد وأجهزة قادرة على حصاد الطاقة في نطاق الجول، تُعتبر المواد الكهروحرارية، القادرة على تحويل الطاقة الكهربائية إلى تغيرات دورية في درجة الحرارة، بمثابة مستشعرات⁴ وحاصدات طاقة⁵،⁶،⁷. وقد طوّرنا هنا حاصدة طاقة حرارية كبيرة الحجم على شكل مكثف متعدد الطبقات مصنوع من 42 غرامًا من تانتالات الرصاص والسكانديوم، ينتج 11.2 جول من الطاقة الكهربائية لكل دورة ديناميكية حرارية. ويمكن لكل وحدة كهروحرارية توليد كثافة طاقة كهربائية تصل إلى 4.43 جول/سم³ لكل دورة. كما نُبيّن أن وحدتين من هذا النوع، بوزن 0.3 غرام، كافيتان لتشغيل حاصدات طاقة مستقلة مزودة بوحدات تحكم دقيقة ومستشعرات حرارة بشكل مستمر. وأخيرًا، نُبيّن أنه ضمن نطاق درجة حرارة 10 كلفن، يمكن لهذه المكثفات متعددة الطبقات أن تصل إلى كفاءة كارنو بنسبة 40%. تُعزى هذه الخصائص إلى (1) التحول الطوري الفيروكهربائي لتحقيق كفاءة عالية، (2) انخفاض تيار التسرب للحد من الفاقد، و(3) ارتفاع جهد الانهيار. تُعيد هذه الحصادات الكهروحرارية الكبيرة الحجم والقابلة للتطوير وذات الكفاءة العالية ابتكار توليد الطاقة الكهروحرارية.
بالمقارنة مع تدرج درجة الحرارة المكاني المطلوب للمواد الكهروحرارية، يتطلب حصاد الطاقة من هذه المواد دورات حرارية مع مرور الوقت. وهذا يعني دورة ديناميكية حرارية، يُوصفها مخطط الإنتروبيا (S) - درجة الحرارة (T) على أفضل وجه. يوضح الشكل 1أ مخططًا نموذجيًا للإنتروبيا-درجة الحرارة لمادة كهروحرارية غير خطية (NLP) تُظهر تحولًا طوريًا من الحالة الفيروكهربائية إلى الحالة الباراكهربائية بفعل المجال في تانتالات سكانديوم الرصاص (PST). يتوافق القسمان الأزرق والأخضر من الدورة على مخطط الإنتروبيا-درجة الحرارة مع الطاقة الكهربائية المُحوّلة في دورة أولسون (قسمان متساويا الحرارة وقسمان متساويا الأقطاب). هنا، نأخذ في الاعتبار دورتين لهما نفس التغير في المجال الكهربائي (تشغيل المجال وإيقافه) وتغير درجة الحرارة ΔT، وإن كانا بدرجات حرارة ابتدائية مختلفة. لا تقع الدورة الخضراء في منطقة التحول الطوري، وبالتالي فإن مساحتها أصغر بكثير من مساحة الدورة الزرقاء الواقعة في منطقة التحول الطوري. في مخطط الإنتروبيا-درجة الحرارة، كلما زادت المساحة، زادت الطاقة المُجمّعة. لذلك، يجب أن يجمع التحول الطوري طاقة أكبر. إن الحاجة إلى دورات شحن وتفريغ واسعة النطاق في تطبيقات الطاقة غير الخطية (NLP) تُشابه إلى حد كبير الحاجة إليها في التطبيقات الكهروحرارية^{9، 10، 11، 12}، حيث أظهرت مكثفات PST متعددة الطبقات (MLCs) والبوليمرات الثلاثية القائمة على PVDF أداءً عكسيًا ممتازًا مؤخرًا. كما أظهرت حالة أداء التبريد في الدورة^{13، 14، 15، 16}. لذلك، حددنا مكثفات PST متعددة الطبقات (MLCs) ذات أهمية لحصاد الطاقة الحرارية. وقد وُصفت هذه العينات بالتفصيل في قسم الطرق، وتم توصيفها في الملاحظات التكميلية 1 (المجهر الإلكتروني الماسح)، 2 (حيود الأشعة السينية)، و3 (قياس السعرات الحرارية).
أ- رسم تخطيطي لمنحنى الإنتروبيا (S) - درجة الحرارة (T) مع تطبيق مجال كهربائي وإيقافه على مواد NLP، موضحًا التحولات الطورية. يظهر الرسم دورتين لتجميع الطاقة في منطقتين حراريتين مختلفتين. تحدث الدورتان الزرقاء والخضراء داخل وخارج التحول الطوري، على التوالي، وتنتهيان في منطقتين مختلفتين تمامًا من السطح. ب- حلقتان أحاديتان القطب من نوع DE PST MLC، بسماكة 1 مم، تم قياسهما بين 0 و155 كيلو فولت/سم عند 20 درجة مئوية و90 درجة مئوية، على التوالي، ودورات أولسن المقابلة. تشير الأحرف ABCD إلى حالات مختلفة في دورة أولسن. AB: تم شحن MLCs إلى 155 كيلو فولت/سم عند 20 درجة مئوية. BC: تم الحفاظ على MLC عند 155 كيلو فولت/سم ورفع درجة الحرارة إلى 90 درجة مئوية. CD: تفريغ MLC عند 90 درجة مئوية. DA: تبريد MLC إلى 20 درجة مئوية في غياب المجال الكهربائي. تتوافق المنطقة الزرقاء مع طاقة الإدخال المطلوبة لبدء الدورة. المنطقة البرتقالية تمثل الطاقة المُجمّعة في دورة واحدة. في الشكل (ج)، اللوحة العلوية، يُظهر الشكل الجهد (باللون الأسود) والتيار (باللون الأحمر) مقابل الزمن، مُتتبعين خلال دورة أولسون نفسها الموضحة في الشكل (ب). يُمثل الشكلان المُدرجان تضخيم الجهد والتيار عند نقاط رئيسية في الدورة. في اللوحة السفلية، يُمثل المنحنيان الأصفر والأخضر منحنيات درجة الحرارة والطاقة المُقابلة، على التوالي، لخلية متعددة الطبقات بسمك 1 مم. تُحسب الطاقة من منحنيات التيار والجهد في اللوحة العلوية. الطاقة السالبة تُشير إلى الطاقة المُجمّعة. الخطوات المُقابلة للأحرف الكبيرة في الأشكال الأربعة هي نفسها في دورة أولسون. الدورة AB'CD تُقابل دورة ستيرلينغ (ملاحظة إضافية 7).
حيث يُمثل E وD المجال الكهربائي ومجال الإزاحة الكهربائية على التوالي. ويمكن الحصول على Nd بشكل غير مباشر من دائرة DE (الشكل 1ب) أو بشكل مباشر عن طريق بدء دورة ديناميكية حرارية. وقد وصف أولسن أكثر الطرق فائدة في عمله الرائد حول جمع الطاقة الكهروحرارية في ثمانينيات القرن الماضي.
يوضح الشكل 1ب حلقتين أحاديتي القطبية لعينات PST-MLC بسمك 1 مم، تم تجميعهما عند درجتي حرارة 20 درجة مئوية و90 درجة مئوية على التوالي، ضمن نطاق جهد من 0 إلى 155 كيلو فولت/سم (600 فولت). يمكن استخدام هاتين الدورتين لحساب الطاقة المجمعة بواسطة دورة أولسون الموضحة في الشكل 1أ بشكل غير مباشر. تتكون دورة أولسون من فرعين متساويي المجال (حيث يكون المجال صفرًا في الفرع DA و155 كيلو فولت/سم في الفرع BC) وفرعين متساويي الحرارة (حيث تكون درجة الحرارة 20 درجة مئوية في الفرع AB). تتوافق الطاقة المجمعة خلال الدورة مع المنطقتين البرتقالية والزرقاء (تكامل EdD). الطاقة المجمعة Nd هي الفرق بين طاقة الإدخال وطاقة الإخراج، أي المنطقة البرتقالية فقط في الشكل 1ب. تعطي دورة أولسون هذه كثافة طاقة Nd تبلغ 1.78 جول/سم³. تُعدّ دورة ستيرلينغ بديلاً لدورة أولسون (انظر الملاحظة التكميلية 7). ولأنّ الوصول إلى مرحلة الشحن الثابت (الدائرة المفتوحة) أسهل، تصل كثافة الطاقة المستخرجة من الشكل 1ب (الدورة AB'CD) إلى 1.25 جول/سم³. وهذا يُمثّل 70% فقط مما تستطيع دورة أولسون جمعه، ولكن يمكن تحقيق ذلك باستخدام معدات بسيطة.
بالإضافة إلى ذلك، قمنا بقياس الطاقة المُجمّعة خلال دورة أولسون مباشرةً عن طريق تنشيط مُركّب PST MLC باستخدام وحدة تحكم درجة الحرارة Linkam وجهاز قياس المصدر (الطريقة). يُظهر الشكل 1ج في الأعلى وفي الأجزاء المُدرجة التيار (باللون الأحمر) والجهد (باللون الأسود) المُجمّعين على مُركّب PST MLC نفسه بسماكة 1 مم كما هو الحال في حلقة DE التي تمر بدورة أولسون نفسها. يُتيح التيار والجهد حساب الطاقة المُجمّعة، وتظهر المنحنيات في الشكل 1ج، أسفل (باللون الأخضر) ودرجة الحرارة (باللون الأصفر) طوال الدورة. تُمثل الأحرف ABCD دورة أولسون نفسها في الشكل 1. يحدث شحن مُركّب MLC خلال الجزء AB ويتم بتيار منخفض (200 ميكرو أمبير)، لذا يُمكن لجهاز قياس المصدر التحكم في الشحن بشكل صحيح. نتيجةً لهذا التيار الأولي الثابت، فإن منحنى الجهد (المنحنى الأسود) ليس خطيًا بسبب مجال إزاحة الجهد غير الخطي D PST (الشكل 1ج، الجزء المُدرج العلوي). في نهاية عملية الشحن، تُخزَّن 30 ملي جول من الطاقة الكهربائية في وحدة التحكم متعددة الطبقات (النقطة ب). ثم تسخن وحدة التحكم متعددة الطبقات، ويتولد تيار سالب (وبالتالي تيار سالب) بينما يبقى الجهد عند 600 فولت. بعد 40 ثانية، عندما تصل درجة الحرارة إلى مستوى ثابت عند 90 درجة مئوية، يُعادِل هذا التيار، على الرغم من أن عينة الخطوة أنتجت في الدائرة طاقة كهربائية قدرها 35 ملي جول خلال هذا المجال المتساوي (الشكل الفرعي الثاني في الشكل 1ج، أعلى). ثم يُخفَّض الجهد على وحدة التحكم متعددة الطبقات (الفرع ج د)، مما ينتج عنه 60 ملي جول إضافية من الشغل الكهربائي. إجمالي طاقة الخرج هو 95 ملي جول. الطاقة المُجمَّعة هي الفرق بين طاقة الدخل وطاقة الخرج، وهو 95 - 30 = 65 ملي جول. هذا يُعادل كثافة طاقة قدرها 1.84 جول/سم³، وهي قريبة جدًا من كثافة طاقة النيوديميوم المُستخرجة من حلقة DE. وقد تم اختبار قابلية تكرار دورة أولسون هذه على نطاق واسع (الملحق 4). بزيادة الجهد ودرجة الحرارة، حققنا طاقة 4.43 جول/سم³ باستخدام دورات أولسن في طبقة رقيقة من مادة PST MLC بسمك 0.5 مم، ضمن نطاق درجة حرارة 750 فولت (195 كيلو فولت/سم) و175 درجة مئوية (انظر الملاحظة التكميلية 5). وهذا يفوق بأربعة أضعاف أفضل أداء مُسجّل في المراجع لدورات أولسن المباشرة، وقد تم الحصول عليه على أغشية رقيقة من Pb(Mg,Nb)O₃-PbTiO₃ (PMN-PT) (1.06 جول/سم³). (انظر الجدول التكميلي 1 لمزيد من القيم في المراجع). وقد تم تحقيق هذا الأداء بفضل تيار التسرب المنخفض للغاية لهذه الخلايا متعددة الطبقات (<10−7 أمبير عند 750 فولت و180 درجة مئوية، انظر التفاصيل في الملاحظة التكميلية 6) - وهي نقطة حاسمة ذكرها سميث وآخرون 19 - على عكس المواد المستخدمة في الدراسات السابقة 17،20. وقد تم تحقيق هذا الأداء بفضل تيار التسرب المنخفض للغاية لهذه الخلايا متعددة الطبقات (<10−7 أمبير عند 750 فولت و180 درجة مئوية، انظر التفاصيل في الملاحظة التكميلية 6) - وهي نقطة حاسمة ذكرها سميث وآخرون 19 - على عكس المواد المستخدمة في الدراسات السابقة 17،20. كانت هذه الخصائص جيدة جدًا لدرجة أنها لا تحتوي على هذه العناصر MLC (<10–7 А عند 750 فولت و180 درجة مئوية، خاصة. Дополнительном пимечании 6) — اللحظة الحرجة, تعزيز سميتوم و د. 19 — بخلاف المواد المستخدمة في العديد من الإصدارات17,20. وقد تحققت هذه الخصائص بسبب تيار التسرب المنخفض للغاية لهذه الخلايا متعددة الطبقات (<10-7 أمبير عند 750 فولت و180 درجة مئوية، انظر الملاحظة التكميلية 6 لمزيد من التفاصيل) - وهي نقطة حاسمة ذكرها سميث وآخرون 19 - على عكس المواد المستخدمة في الدراسات السابقة 17،20.نموذج MLC للتيار الكهربائي (750 فولت و180 درجة مئوية <10-7 أمبير، 6 فولت تيار متردد) —— سميث في 19 يومًا من اليوم — — من المؤكد أن هذا قد يكون سببًا في تفاقم المشكلة في 17,20.يمكن أن يكون MLC مزودًا بجهد 750 فولت و180 درجة مئوية أقل من 10-7 أمبير، ويمكن أن يصل إلى 6 فولت信息))))))) — 等 人 19 提到 关键 点 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 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 相比之下 相比之下 ستبدأ يوم 17.20 في تمام الساعة 17.20 بتوقيت جرينتش. أكثر من ذلك بكثير MLC очень низкий (<10–7 А عند 750 V و 180 درجة مئوية, см. подробности в дополнительном пимечании 6) — clючевой لحظة، تذكير سميتوم ود. 19 — للدقة، تم توفير هذه الخصائص. نظرًا لأن تيار التسرب لهذه الخلايا متعددة الطبقات منخفض جدًا (<10-7 أمبير عند 750 فولت و180 درجة مئوية، انظر الملاحظة التكميلية 6 لمزيد من التفاصيل) - وهي نقطة رئيسية ذكرها سميث وآخرون 19 - للمقارنة، فقد تم تحقيق هذه الأداءات.إلى المواد المستخدمة في الدراسات السابقة 17،20.
تم تطبيق نفس الظروف (600 فولت، 20-90 درجة مئوية) على دورة ستيرلينغ (انظر الملاحظة التكميلية 7). وكما هو متوقع من نتائج دورة DE، بلغ الناتج 41.0 ملي جول. من أبرز سمات دورات ستيرلينغ قدرتها على تضخيم الجهد الابتدائي من خلال التأثير الكهروحراري. وقد لاحظنا زيادة في الجهد تصل إلى 39 (من جهد ابتدائي قدره 15 فولت إلى جهد نهائي يصل إلى 590 فولت، انظر الشكل التكميلي 7.2).
من السمات المميزة الأخرى لهذه الألواح متعددة الطبقات (MLCs) أنها أجسام كبيرة الحجم بما يكفي لجمع الطاقة في نطاق الجول. لذلك، قمنا بتصميم نموذج أولي لحاصد الطاقة (HARV1) باستخدام 28 لوحًا متعدد الطبقات من نوع PST بسماكة 1 مم، وفقًا لتصميم الألواح المتوازية نفسه الذي وصفه توريلو وآخرون¹⁴، في مصفوفة 7×4 كما هو موضح في الشكل. يتم إزاحة سائل العزل الكهربائي الناقل للحرارة في المجمع بواسطة مضخة تمعجية بين خزانين حيث تُحفظ درجة حرارة السائل ثابتة (الطريقة). يتم جمع ما يصل إلى 3.1 جول باستخدام دورة أولسون الموضحة في الشكل 2أ، في مناطق متساوية الحرارة عند 10 درجات مئوية و125 درجة مئوية، ومناطق متساوية المجال عند 0 و750 فولت (195 كيلو فولت/سم). هذا يعادل كثافة طاقة تبلغ 3.14 جول/سم³. باستخدام هذا الجهاز، أُجريت القياسات في ظل ظروف مختلفة (الشكل 2ب). تجدر الإشارة إلى أنه تم الحصول على طاقة مقدارها 1.8 جول ضمن نطاق درجة حرارة 80 درجة مئوية وجهد 600 فولت (155 كيلو فولت/سم). وهذا يتوافق بشكل جيد مع القيمة المذكورة سابقًا وهي 65 ملي جول لطبقة PST MLC بسمك 1 مم تحت نفس الظروف (28 × 65 = 1820 ملي جول).
أ- الإعداد التجريبي لنموذج أولي مُجمَّع من نوع HARV1، يعتمد على 28 مُحولًا حراريًا متعدد الطبقات (MLC PSTs) بسماكة 1 مم (4 صفوف × 7 أعمدة)، ويعمل بدورة أولسون. في كل خطوة من خطوات الدورة الأربع، يتم توفير بيانات درجة الحرارة والجهد في النموذج الأولي. يقوم الحاسوب بتشغيل مضخة تمعجية تُدوِّر سائلًا عازلًا بين الخزانين البارد والساخن، وصمامين، ومصدر طاقة. كما يستخدم الحاسوب أيضًا أزواجًا حرارية لجمع بيانات عن الجهد والتيار المُزوَّدين للنموذج الأولي، ودرجة حرارة المُجمَّع من مصدر الطاقة. ب- الطاقة (بالألوان) التي جمعها نموذجنا الأولي متعدد الطبقات (4×7) مقابل نطاق درجة الحرارة (المحور السيني) والجهد (المحور الصادي) في تجارب مختلفة.
أعطت نسخة أكبر من جهاز الحصاد (HARV2) مزودة بـ 60 وحدة PST MLC بسماكة 1 مم و160 وحدة PST MLC بسماكة 0.5 مم (41.7 غرام من المادة الكهروحرارية الفعالة) طاقة قدرها 11.2 جول (انظر الملاحظة التكميلية 8). في عام 1984، صنع أولسن جهاز حصاد طاقة يعتمد على 317 غرامًا من مركب Pb(Zr,Ti)O3 المُطعّم بالقصدير، قادرًا على توليد 6.23 جول من الكهرباء عند درجة حرارة حوالي 150 درجة مئوية (المرجع 21). بالنسبة لهذا الجهاز، تُعد هذه القيمة الوحيدة الأخرى المتاحة في نطاق الجول. وقد حقق الجهاز ما يزيد قليلًا عن نصف القيمة التي حققناها، وبجودة تفوقها بسبعة أضعاف تقريبًا. هذا يعني أن كثافة الطاقة في جهاز HARV2 أعلى بمقدار 13 مرة.
مدة دورة HARV1 هي 57 ثانية. وقد أنتجت هذه الدورة طاقة قدرها 54 ميلي واط باستخدام 4 صفوف من 7 أعمدة من مجموعات MLC بسماكة 1 مم. ولتطوير التجربة، أنشأنا جهازًا ثالثًا (HARV3) مزودًا بمجموعة PST MLC بسماكة 0.5 مم وإعداد مشابه لـ HARV1 وHARV2 (انظر الملاحظة التكميلية 9). وقد قسنا زمن التوازن الحراري عند 12.5 ثانية، وهو ما يعادل زمن دورة قدره 25 ثانية (انظر الشكل التكميلي 9). تُعطي الطاقة المُجمّعة (47 ميلي جول) قدرة كهربائية قدرها 1.95 ميلي واط لكل مجموعة MLC، مما يسمح لنا بافتراض أن HARV2 ينتج 0.55 واط (أي ما يقارب 1.95 ميلي واط × 280 مجموعة PST MLC بسماكة 0.5 مم). بالإضافة إلى ذلك، قمنا بمحاكاة انتقال الحرارة باستخدام برنامج محاكاة العناصر المحدودة (COMSOL، انظر الملاحظة التكميلية 10 والجداول التكميلية 2-4) بما يتوافق مع تجارب HARV1. أتاحت نمذجة العناصر المحدودة إمكانية التنبؤ بقيم الطاقة أعلى بعشرة أضعاف تقريبًا (430 ميلي واط) لنفس عدد أعمدة PST عن طريق ترقيق MLC إلى 0.2 مم، واستخدام الماء كمبرد، وإعادة المصفوفة إلى 7 صفوف × 4 أعمدة (بالإضافة إلى ذلك، كانت هناك 960 ميلي واط عندما كان الخزان بجوار الحصادة، الشكل التكميلي 10ب).
لإثبات جدوى هذا المُجمِّع، طُبِّقت دورة ستيرلينغ على نموذج تجريبي مستقل يتكون من مُجمِّعين حراريين من نوع PST MLC بسماكة 0.5 مم، ومفتاح جهد عالٍ، ومفتاح جهد منخفض مع مكثف تخزين، ومحول تيار مستمر/مستمر، ووحدة تحكم دقيقة منخفضة الطاقة، ومزدوجين حراريين، ومحول رفع الجهد (الملحق 11). تتطلب الدائرة شحن مكثف التخزين مبدئيًا بجهد 9 فولت، ثم تعمل بشكل مستقل بينما تتراوح درجة حرارة المُجمِّعين الحراريين من -5 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية، وذلك في دورات مدتها 160 ثانية (يُظهر الملحق 11 عدة دورات). والجدير بالذكر أن مُجمِّعين حراريين بوزن 0.3 غرام فقط يُمكنهما التحكم بشكل مستقل في هذا النظام الكبير. ومن الميزات الأخرى المثيرة للاهتمام قدرة محول الجهد المنخفض على تحويل 400 فولت إلى 10-15 فولت بكفاءة 79% (الملحق 11 والشكل التكميلي 11.3).
وأخيرًا، قمنا بتقييم كفاءة وحدات MLC هذه في تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. يُعرَّف عامل الجودة η للكفاءة بأنه نسبة كثافة الطاقة الكهربائية المُجمَّعة Nd إلى كثافة الحرارة المُزوَّدة Qin (ملاحظة تكميلية 12).
يوضح الشكلان 3أ و3ب كفاءة دورة أولسن (η) وكفاءتها النسبية (ηr) على التوالي، كدالة لنطاق درجة حرارة طبقة PST MLC بسمك 0.5 مم. وقد تم الحصول على كلتا مجموعتي البيانات عند مجال كهربائي مقداره 195 كيلو فولت/سم. تصل الكفاءة (η) إلى 1.43%، أي ما يعادل 18% من ηr. مع ذلك، ضمن نطاق درجة حرارة 10 كلفن، من 25 درجة مئوية إلى 35 درجة مئوية، تصل ηr إلى قيم تصل إلى 40% (المنحنى الأزرق في الشكل 3ب). وهذا ضعف القيمة المعروفة لمواد NLP المسجلة في أغشية PMN-PT (ηr = 19%) في نطاق درجة حرارة 10 كلفن و300 كيلو فولت/سم (المرجع 18). لم تُؤخذ نطاقات درجات الحرارة الأقل من 10 كلفن في الاعتبار لأن التخلف الحراري لبلورات PST MLC يتراوح بين 5 و8 كلفن. يُعدّ إدراك التأثير الإيجابي لانتقالات الطور على الكفاءة أمرًا بالغ الأهمية. في الواقع، تُحقق القيم المثلى لـ η و ηr جميعها تقريبًا عند درجة الحرارة الابتدائية Ti = 25 درجة مئوية في الشكلين 3أ و3ب. ويعود ذلك إلى اقتراب انتقال الطور عند عدم تطبيق مجال كهربائي، حيث تبلغ درجة حرارة كوري TC حوالي 20 درجة مئوية في هذه البلورات MLC (انظر الملاحظة التكميلية 13).
a,b، الكفاءة η والكفاءة النسبية لدورة أولسون (أ)\({\eta }_{{\rm{r}}}=\eta /{\eta}_{{\rm{Carnot}} لأقصى جهد كهربائي بواسطة مجال 195 كيلو فولت سم-1 ودرجات حرارة ابتدائية مختلفة Ti، }}\,\)(ب) لـ MPC PST بسمك 0.5 مم، اعتمادًا على فاصل درجة الحرارة ΔTspan.
للملاحظة الأخيرة دلالتان مهمتان: (1) يجب أن تبدأ أي دورة شحن وتفريغ فعالة عند درجات حرارة أعلى من درجة الحرارة الحرجة (TC) لحدوث انتقال طوري مُستحث بالمجال (من حالة شبه كهرومغناطيسية إلى حالة كهروإجهادية)؛ (2) تكون هذه المواد أكثر كفاءة عند فترات تشغيل قريبة من درجة الحرارة الحرجة (TC). على الرغم من أن تجاربنا أظهرت كفاءات عالية، إلا أن نطاق درجة الحرارة المحدود لا يسمح لنا بتحقيق كفاءات مطلقة كبيرة بسبب حد كارنو (ΔT/T). مع ذلك، فإن الكفاءة الممتازة التي أظهرتها هذه المحركات الكهروحرارية متعددة الطبقات (MLCs) المصنوعة من البولي سلفيد (PST) تبرر ما ذكره أولسن من أن "محركًا كهروحراريًا مثاليًا من الفئة 20 يعمل عند درجات حرارة تتراوح بين 50 درجة مئوية و250 درجة مئوية يمكن أن تصل كفاءته إلى 30%"¹⁷. للوصول إلى هذه القيم واختبار المفهوم، سيكون من المفيد استخدام بولي سلفيدات مُطعّمة بدرجات حرارة حرجة مختلفة، كما درسها شيبانوف وبورمان. فقد أظهرا أن درجة الحرارة الحرجة في البولي سلفيدات يمكن أن تتراوح من 3 درجات مئوية (تطعيم Sb) إلى 33 درجة مئوية (تطعيم Ti)²². لذلك، نفترض أن الجيل القادم من أجهزة التجديد الكهروحرارية القائمة على PST MLCs المشوبة أو مواد أخرى ذات انتقال طور قوي من الدرجة الأولى يمكن أن ينافس أفضل أجهزة حصاد الطاقة.
في هذه الدراسة، بحثنا المكثفات متعددة الطبقات المصنوعة من مادة PST. تتكون هذه الأجهزة من سلسلة من أقطاب البلاتين وPST، حيث يتم توصيل عدة مكثفات على التوازي. تم اختيار PST لكونه مادة كهروكيميائية ممتازة، وبالتالي مادة واعدة لتطبيقات المواد غير الخطية. يُظهر PST انتقالًا حادًا من الرتبة الأولى بين الطورين الفيروكهربائي والباراكهربائي عند حوالي 20 درجة مئوية، مما يشير إلى أن تغيرات الإنتروبيا فيه مماثلة لتلك الموضحة في الشكل 1. وقد وُصفت مكثفات متعددة الطبقات مماثلة بالتفصيل لأجهزة EC13,14. في هذه الدراسة، استخدمنا مكثفات متعددة الطبقات بأبعاد 10.4 × 7.2 × 1 مم³ و10.4 × 7.2 × 0.5 مم³. صُنعت المكثفات متعددة الطبقات بسماكة 1 مم و0.5 مم من 19 و9 طبقات من PST بسماكة 38.6 ميكرومتر على التوالي. في كلتا الحالتين، وُضعت طبقة PST الداخلية بين قطبين من البلاتين بسماكة 2.05 ميكرومتر. يفترض تصميم هذه الخلايا متعددة الطبقات (MLCs) أن 55% من طبقات البوليمر الموصلة (PSTs) نشطة، وهو ما يتوافق مع الجزء الواقع بين الأقطاب الكهربائية (ملاحظة تكميلية 1). تبلغ مساحة القطب الكهربائي النشط 48.7 مم² (جدول تكميلي 5). تم تحضير طبقة البوليمر الموصلة (PST) متعددة الطبقات باستخدام تفاعل الطور الصلب وطريقة الصب. وقد وُصفت تفاصيل عملية التحضير في مقال سابق¹⁴. أحد الاختلافات بين طبقة البوليمر الموصلة (PST) متعددة الطبقات والمقال السابق هو ترتيب مواقع B، الذي يؤثر بشكل كبير على أداء الخلايا الكهروكيميائية في البوليمر الموصل. يبلغ ترتيب مواقع B في طبقة البوليمر الموصلة (PST) متعددة الطبقات 0.75 (ملاحظة تكميلية 2)، وقد تم الحصول عليه عن طريق التلبيد عند 1400 درجة مئوية متبوعًا بتلدين لمدة مئات الساعات عند 1000 درجة مئوية. لمزيد من المعلومات حول طبقة البوليمر الموصلة (PST) متعددة الطبقات، انظر الملاحظات التكميلية 1-3 والجدول التكميلي 5.
تعتمد الفكرة الرئيسية لهذه الدراسة على دورة أولسون (الشكل 1). تتطلب هذه الدورة خزانًا حراريًا ساخنًا وآخر باردًا، بالإضافة إلى مصدر طاقة قادر على مراقبة الجهد والتيار والتحكم بهما في وحدات MLC المختلفة. استخدمت هذه الدورات المباشرة تكوينين مختلفين، هما: (1) وحدات Linkam لتسخين وتبريد وحدة MLC واحدة متصلة بمصدر طاقة Keithley 2410، و(2) ثلاثة نماذج أولية (HARV1 وHARV2 وHARV3) موصولة بالتوازي بنفس مصدر الطاقة. في الحالة الأخيرة، استُخدم سائل عازل (زيت سيليكون بلزوجة 5 سنتي بواز عند 25 درجة مئوية، تم شراؤه من شركة Sigma Aldrich) لتبادل الحرارة بين الخزانين (الساخن والبارد) ووحدة MLC. يتكون الخزان الحراري من وعاء زجاجي مملوء بسائل عازل موضوع فوق الصفيحة الحرارية. أما وحدة التبريد فتتكون من حمام مائي مزود بأنابيب سائلة تحتوي على سائل عازل داخل وعاء بلاستيكي كبير مملوء بالماء والثلج. تم وضع صمامين ثلاثيي الاتجاه (تم شراؤهما من شركة Bio-Chem Fluidics) عند طرفي وحدة التجميع لتحويل السائل بشكل صحيح من خزان إلى آخر (الشكل 2أ). ولضمان التوازن الحراري بين وحدة PST-MLC وسائل التبريد، تم تمديد فترة الدورة حتى أظهرت المزدوجات الحرارية الداخلة والخارجة (الأقرب ما يمكن إلى وحدة PST-MLC) نفس درجة الحرارة. يدير برنامج بايثون جميع الأجهزة (عدادات المصدر، والمضخات، والصمامات، والمزدوجات الحرارية) ويقوم بمزامنتها لتشغيل دورة أولسون الصحيحة، أي أن دائرة سائل التبريد تبدأ بالدوران عبر مجموعة PST بعد شحن عداد المصدر بحيث تسخن عند الجهد المطلوب لدورة أولسون المحددة.
بدلاً من ذلك، قمنا بتأكيد هذه القياسات المباشرة للطاقة المُجمّعة باستخدام طرق غير مباشرة. تعتمد هذه الطرق غير المباشرة على حلقات قياس الإزاحة الكهربائية (D) - المجال الكهربائي (E) المُجمّعة عند درجات حرارة مختلفة، ومن خلال حساب المساحة بين حلقتين متجاورتين من الإزاحة الكهربائية، يُمكن تقدير كمية الطاقة التي يُمكن جمعها بدقة، كما هو موضح في الشكل 2.1ب. وقد جُمعت هذه الحلقات أيضًا باستخدام أجهزة قياس مصدر كيثلي.
تم تجميع ثمانية وعشرين وحدة من نوع PST MLC بسماكة 1 مم في هيكل ألواح متوازية مكون من 4 صفوف و7 أعمدة، وفقًا للتصميم الموضح في المرجع 14. تبلغ المسافة بين صفوف وحدات PST-MLC 0.75 مم. وقد تم تحقيق ذلك بإضافة شرائط من الشريط اللاصق ذي الوجهين كفواصل سائلة حول حواف وحدة PST MLC. يتم توصيل وحدة PST MLC كهربائيًا بالتوازي مع جسر من الإيبوكسي الفضي متصل بأطراف الأقطاب الكهربائية. بعد ذلك، تم لصق أسلاك باستخدام راتنج الإيبوكسي الفضي على جانبي أطراف الأقطاب الكهربائية لتوصيلها بمصدر الطاقة. أخيرًا، يتم إدخال الهيكل بالكامل في خرطوم البولي أوليفين. يتم لصق الخرطوم بأنبوب السائل لضمان إحكام الإغلاق. أخيرًا، تم تركيب أزواج حرارية من النوع K بسماكة 0.25 مم في كل طرف من أطراف هيكل PST-MLC لمراقبة درجات حرارة السائل الداخل والخارج. وللقيام بذلك، يجب أولًا تثقيب الخرطوم. بعد تركيب المزدوجة الحرارية، ضع نفس المادة اللاصقة كما في السابق بين خرطوم المزدوجة الحرارية والسلك لاستعادة الإحكام.
تم بناء ثمانية نماذج أولية منفصلة، ​​أربعة منها تحتوي على 40 وحدة من نوع MLC PST بسماكة 0.5 مم موزعة على شكل صفائح متوازية بخمسة أعمدة وثمانية صفوف، بينما تحتوي النماذج الأربعة المتبقية على 15 وحدة من نوع MLC PST بسماكة 1 مم لكل منها، موزعة على شكل صفائح متوازية بثلاثة أعمدة وخمسة صفوف. بلغ إجمالي عدد وحدات PST MLC المستخدمة 220 وحدة (160 وحدة بسماكة 0.5 مم و60 وحدة بسماكة 1 مم). أطلقنا على هاتين الوحدتين الفرعيتين اسمي HARV2_160 وHARV2_60. تتكون الفجوة السائلة في النموذج الأولي HARV2_160 من شريطين لاصقين مزدوجي الجوانب بسماكة 0.25 مم بينهما سلك بسماكة 0.25 مم. أما بالنسبة للنموذج الأولي HARV2_60، فقد كررنا الإجراء نفسه، ولكن باستخدام سلك بسماكة 0.38 مم. لتحقيق التناظر، يمتلك كل من HARV2_160 وHARV2_60 دوائر سوائل ومضخات وصمامات وجانب تبريد خاص به (انظر الملاحظة التكميلية 8). تشترك وحدتا HARV2 في خزان حراري، وهو عبارة عن حاوية سعتها 3 لترات (30 سم × 20 سم × 5 سم) موضوعة على لوحين ساخنين مزودين بمغناطيسات دوارة. جميع النماذج الثمانية متصلة كهربائيًا على التوازي. تعمل الوحدتان الفرعيتان HARV2_160 وHARV2_60 في وقت واحد ضمن دورة أولسون، مما ينتج عنه طاقة مستمدة قدرها 11.2 جول.
ضع أنبوب PST MLC بسماكة 0.5 مم داخل خرطوم البولي أوليفين باستخدام شريط لاصق مزدوج الوجهين وسلك على كلا الجانبين لتوفير مساحة لتدفق السائل. نظرًا لصغر حجمه، وُضع النموذج الأولي بجوار صمام خزان الماء الساخن أو البارد، مما قلل من أوقات الدورة.
في نظام PST MLC، يُطبَّق مجال كهربائي ثابت بتطبيق جهد ثابت على فرع التسخين. ينتج عن ذلك تيار حراري سالب، وتُخزَّن الطاقة. بعد تسخين نظام PST MLC، يُزال المجال (V = 0)، وتُعاد الطاقة المُخزَّنة فيه إلى عداد المصدر، ما يُمثِّل إضافةً أخرى للطاقة المُجمَّعة. أخيرًا، بتطبيق جهد V = 0، تُبرَّد أنظمة PSTs متعددة الطبقات إلى درجة حرارتها الابتدائية، ليبدأ التشغيل من جديد. في هذه المرحلة، لا تُجمَّع الطاقة. أجرينا دورة أولسن باستخدام جهاز قياس المصدر Keithley 2410، حيث شُحن نظام PST MLC من مصدر جهد، وضُبطت مطابقة التيار على القيمة المناسبة، بحيث جُمعت نقاط كافية خلال مرحلة الشحن لإجراء حسابات طاقة دقيقة.
في دورات ستيرلينغ، تم شحن PST MLCs في وضع مصدر الجهد عند قيمة مجال كهربائي أولي (الجهد الأولي Vi > 0)، وتيار امتثال مرغوب فيه بحيث تستغرق خطوة الشحن حوالي ثانية واحدة (ويتم جمع نقاط كافية لإجراء حساب موثوق للطاقة) ودرجة حرارة منخفضة. في دورات ستيرلينغ، تم شحن PST MLCs في وضع مصدر الجهد عند قيمة مجال كهربائي أولي (الجهد الأولي Vi > 0)، وتيار امتثال مرغوب فيه بحيث تستغرق خطوة الشحن حوالي ثانية واحدة (ويتم جمع نقاط كافية لإجراء حساب موثوق للطاقة) ودرجة حرارة منخفضة. في كل من ستيرلنغ PST MLC، تم الحفاظ على التخفيض المستمر في الإمداد بالطاقة الكهربائية في المرة الأخيرة (التوزيع الأخير السادس > 0)، حسنًا، هذا هو ما يسمح بالتحرك السريع لمدة 1 ثانية (ويحصل على ما يكفي من المال) هناك درجة حرارة ثابتة من الطاقة) ودرجة حرارة الجسم. في دورات Stirling PST MLC، تم شحنها في وضع مصدر الجهد عند القيمة الأولية للمجال الكهربائي (الجهد الأولي Vi > 0)، وتيار الإنتاج المطلوب، بحيث تستغرق مرحلة الشحن حوالي ثانية واحدة (ويتم جمع عدد كافٍ من النقاط لحساب الطاقة بشكل موثوق) ودرجة حرارة منخفضة.تم تحديد موعد لـ PST MLC في عام 2018. 0)الهدف من هذا هو تحقيق النجاح في تحقيق أهدافك 1秒 (الحصول على أفضل النتائج هو الحصول على أفضل النتائج) والبقاء على قيد الحياة. في الدورة الرئيسية، يتم شحن PST MLC عند قيمة المجال الكهربائي الأولية (الجهد الأولي Vi > 0) في وضع مصدر الجهد، بحيث يستغرق تيار الامتثال المطلوب حوالي ثانية واحدة لخطوة الشحن (وقد جمعنا نقاطًا كافية لحساب (الطاقة) ودرجة الحرارة المنخفضة بشكل موثوق). في كل مرة، تنضم شركة Stirlinging PST MLC إلى نظام الإمداد المستمر مع التيار الكهربائي الأخير (الزيادة الأخيرة السادس > 0)، يجب أن يكون هذا هو ما يجعل الضغط على زر الإيقاف يدمر فقط 1 مع (ويحصل على ما يكفي هناك الكثير من أجل توليد الطاقة بشكل جيد) ودرجات حرارة منخفضة. في دورة ستيرلينغ، يتم شحن PST MLC في وضع مصدر الجهد بقيمة أولية للمجال الكهربائي (الجهد الأولي Vi > 0)، ويكون تيار الامتثال المطلوب بحيث تستغرق مرحلة الشحن حوالي ثانية واحدة (ويتم جمع عدد كافٍ من النقاط لحساب الطاقة بشكل موثوق) ودرجات حرارة منخفضة.قبل أن يسخن مُحول PST MLC، افتح الدائرة بتطبيق تيار مُطابق I = 0 مللي أمبير (الحد الأدنى لتيار المطابقة الذي يمكن لمصدر القياس لدينا تحمله هو 10 نانو أمبير). ونتيجةً لذلك، تبقى شحنة في مُحول PST الخاص بـ MJK، ويزداد الجهد مع ارتفاع درجة حرارة العينة. لا يتم تجميع أي طاقة في الذراع BC لأن I = 0 مللي أمبير. بعد الوصول إلى درجة حرارة عالية، يزداد الجهد في مُحول MLT FT (في بعض الحالات أكثر من 30 ضعفًا، انظر الشكل الإضافي 7.2)، ويتم تفريغ مُحول MLK FT (V = 0)، وتُخزن الطاقة الكهربائية فيهما بنفس مقدار الشحنة الأولية. ويعود التيار المُطابق نفسه إلى مصدر القياس. وبسبب زيادة الجهد، تكون الطاقة المُخزنة عند درجة الحرارة العالية أعلى مما كانت عليه في بداية الدورة. وبالتالي، يتم الحصول على الطاقة عن طريق تحويل الحرارة إلى كهرباء.
استخدمنا جهاز قياس المصدر Keithley 2410 لمراقبة الجهد والتيار المطبقين على وحدة PST MLC. تُحسب الطاقة المقابلة بتكامل حاصل ضرب الجهد والتيار المقروءين بواسطة جهاز قياس المصدر Keithley، حيث: (E = ∫₀τI(meas))V(t)V(t)، وτ هي دورة الدورة. على منحنى الطاقة، تمثل قيم الطاقة الموجبة الطاقة التي يجب تزويدها لوحدة MLC PST، بينما تمثل القيم السالبة الطاقة المستخرجة منها، أي الطاقة المستلمة. تُحدد القدرة النسبية لدورة تجميع معينة بقسمة الطاقة المجمعة على دورة الدورة τ.
تُعرض جميع البيانات في النص الرئيسي أو في معلومات إضافية. يجب توجيه الرسائل وطلبات الحصول على المواد إلى مصدر بيانات AT أو ED المرفقة بهذه المقالة.
أندو جونيور، أوهايو، ماران، ألو وهيناو، كارولاينا الشمالية: مراجعة لتطوير وتطبيقات المولدات الكهروحرارية الدقيقة لحصاد الطاقة. أندو جونيور، أوهايو، ماران، ألو وهيناو، كارولاينا الشمالية: مراجعة لتطوير وتطبيقات المولدات الكهروحرارية الدقيقة لحصاد الطاقة.أندو جونيور، أوهايو، ماران، ألو وهيناو، كارولاينا الشمالية: نظرة عامة على تطوير وتطبيق المولدات الكهروحرارية الدقيقة لحصاد الطاقة. Ando Junior، OH، Maran، ALO & Henao، NC. أندو جونيور، أوهايو، ماران، ألو وهيناو، نورث كارولايناتدرس كل من أندو جونيور، أوهايو، وماران، ألو، وهيناو، كارولاينا الشمالية، تطوير وتطبيق المولدات الكهروحرارية الدقيقة لحصاد الطاقة.استئناف. دعم. مراجعة الطاقة 91، 376-393 (2018).
بولمان، أ.، نايت، م.، جارنيت، إي سي، إيرلر، ب. وسينك، دبليو سي المواد الكهروضوئية: الكفاءات الحالية والتحديات المستقبلية. بولمان، أ.، نايت، م.، جارنيت، إي سي، إيرلر، ب. وسينك، دبليو سي المواد الكهروضوئية: الكفاءات الحالية والتحديات المستقبلية.بولمان، أ.، نايت، م.، غارنيت، إي ك، إيرلر، ب. وسينك، في ك. المواد الكهروضوئية: الأداء الحالي والتحديات المستقبلية. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC. بولمان، أ.، نايت، م.، جارنيت، إي سي، إيرلر، ب. وسينك، دبليو سي المواد الشمسية: الكفاءة الحالية والتحديات المستقبلية.بولمان، أ.، نايت، م.، غارنيت، إي ك، إيرلر، ب. وسينك، في ك. المواد الكهروضوئية: الأداء الحالي والتحديات المستقبلية.Science 352, aad4424 (2016).
سونغ، ك.، تشاو، ر.، وانغ، زل ويانغ، ي. التأثير الكهروحراري المتزامن للاستشعار الذاتي لدرجة الحرارة والضغط. سونغ، ك.، تشاو، ر.، وانغ، زل ويانغ، ي. التأثير الكهروحراري المتزامن للاستشعار الذاتي لدرجة الحرارة والضغط.سونغ ك.، تشاو ر.، وانغ زل ويان يو. التأثير الكهروحراري المدمج للقياس الذاتي المتزامن لدرجة الحرارة والضغط. سونغ، ك.، تشاو، آر.، وانغ، زد إل ويانغ، واي. سونغ، ك.، تشاو، ر.، وانغ، زل ويانغ، ي. لتوليد الطاقة الذاتية في نفس الوقت مع درجة الحرارة والضغط.سونغ ك.، تشاو ر.، وانغ زل ويان يو. التأثير الكهروحراري المدمج للقياس الذاتي المتزامن لدرجة الحرارة والضغط.مقدمة. alma mater 31، 1902831 (2019).
سيبالد، جي، بروفوست، إس، وجيومار، دي. حصاد الطاقة بناءً على دورات إريكسون الكهروحرارية في السيراميك الكهروحراري الاسترخائي. سيبالد، جي، بروفوست، إس، وجيومار، دي. حصاد الطاقة بناءً على دورات إريكسون الكهروحرارية في السيراميك الكهروحراري الاسترخائي.Sebald G., Prouvost S. and Guyomar D. Energy harvesting based on pyroelectric Ericsson cycles in relaxor ferroelectric ceramics.سيبالد جي، بروفوست إس، وجيومار دي. حصاد الطاقة في السيراميك الكهروإجهادي الاسترخائي القائم على دورة إريكسون الكهروحرارية. سمارت ألما ماتير. ستراكشر. 17، 15012 (2007).
Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW مواد الجيل التالي الكهروحرارية والكهروحرارية لتحويل الطاقة الكهروحرارية في الحالة الصلبة. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW مواد الجيل التالي الكهروحرارية والكهروحرارية لتحويل الطاقة الكهروحرارية في الحالة الصلبة. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW المواد الكهربائية والكهربائية الحرارية اللاحقة للاستخدام إعادة إنتاج الطاقة الكهربائية الحرارية. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW مواد الجيل التالي الكهروحرارية والكهروحرارية لتحويل الطاقة الكهروحرارية في الحالة الصلبة. Alpay، SP، Mantese، J.، Trolier-Mckinstry، S.، Zhang، Q. & Whatmore، RW. ألباي، إس بي، مانتيس، جيه، تروليه-ماكينستري، إس، تشانغ، كيو، وواتمور، آر دبليو Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW المواد الكهربائية والكهربائية الحرارية اللاحقة للاستخدام إعادة إنتاج الطاقة الكهربائية الحرارية. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW مواد الجيل التالي الكهروحرارية والكهروحرارية لتحويل الطاقة الكهروحرارية في الحالة الصلبة.Lady Bull. 39, 1099–1109 (2014).
Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y. Standard and figure-of-or-port for quantifying the performance of pyroelectric nanogenerators. Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y. Standard and figure-of-or-port for quantifying the performance of pyroelectric nanogenerators.Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL and Yang, Yu. A standard and quality score for quantification the performance of pyroelectric nanogenerators. تشانغ، ك.، وانغ، واي.، وانغ، زد إل ويانغ، واي. تشانغ، ك.، وانغ، واي.، وانغ، زد إل ويانغ، واي.Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL and Yang, Yu. Criteria and performance scales for quantification of the peroelectric nanogenerator.Nano Energy 55, 534–540 (2019).
كروسلي، إس.، ناير، بي.، واتمور، آر دبليو، مويا، إكس. وماثور، إن دي دورات التبريد الكهروحرارية في تانتالات الرصاص والسكانديوم مع التجديد الحقيقي من خلال تغيير المجال. كروسلي، إس.، ناير، بي.، واتمور، آر دبليو، مويا، إكس. وماثور، إن دي دورات التبريد الكهروحرارية في تانتالات الرصاص والسكانديوم مع التجديد الحقيقي من خلال تغيير المجال.كروسلي، إس.، ناير، بي.، واتمور، آر دبليو، مويا، إكس. وماثور، إن دي دورات التبريد الكهروحرارية في تانتالات الرصاص والسكانديوم مع التجديد الحقيقي عن طريق تعديل المجال. Crossley، S.، Nair، B.، Whatmore، RW، Moya، X. & Mathur، ND. كروسلي، إس، ناير، بي، واتمور، آر دبليو، مويا، إكس، وماثور، إن دي. التنتالوم هو أحد أنواع التنتالوم التي تدوم طويلاً.كروسلي، إس.، ناير، بي.، واتمور، آر دبليو، مويا، إكس. وماثور، إن دي. دورة تبريد كهروحرارية لتانتالات السكانديوم والرصاص من أجل التجديد الحقيقي من خلال عكس المجال.physics Rev. X 9, 41002 (2019).
مويا، إكس.، كار-نارايان، إس. وماثور، إن دي. المواد الحرارية بالقرب من تحولات الطور الفيروئية. مويا، إكس.، كار-نارايان، إس. وماثور، إن دي. المواد الحرارية بالقرب من تحولات الطور الفيروئية.مويا، إكس، كار-نارايان، إس، وماثور، إن دي. المواد الحرارية بالقرب من تحولات الطور الفيرويدي. مويا، إكس.، كار نارايان، إس. وماثور، إن دي. مويا، إكس.، كار-نارايان، إس. وماثور، إن دي. المواد الحرارية بالقرب من علم المعادن الحديدية.مويا، إكس، كار-نارايان، إس، وماثور، إن دي. المواد الحرارية بالقرب من تحولات طور الحديد.نات. ألما ماتر 13، 439-450 (2014).
مويا، إكس. وماثور، إن دي. المواد الحرارية للتبريد والتدفئة. مويا، إكس. وماثور، إن دي. المواد الحرارية للتبريد والتدفئة.مويا، إكس. وماثور، إن دي. المواد الحرارية للتبريد والتدفئة. مويا، إكس وماثور، إن دي. مويا، إكس. وماثور، إن دي. مواد حرارية للتبريد والتدفئة.مويا إكس وماثور إن دي: مواد حرارية للتبريد والتدفئة.Science 370, 797–803 (2020).
Torelló، A. & Defay، E. المبردات الكهربائية الحرارية: مراجعة. Torelló، A. & Defay، E. المبردات الكهربائية الحرارية: مراجعة.توريلو، أ. وديفاي، إي. المبردات الكهروحرارية: مراجعة. توريلو، أ. وديفاي، إي. توريلو، أ. وديفاي، إي.توريلو، أ. وديفاي، إ. المبردات الكهروحرارية: مراجعة.Advanced. electronic. alma mater. 8. 2101031 (2022).
نوتشوكغوي، واي. وآخرون. كفاءة طاقة هائلة لمادة كهروحرارية في سكانديوم-سكانديوم-رصاص عالي التنظيم. الاتصالات الوطنية. 12، 3298 (2021).
نير، ب. وآخرون. التأثير الكهروحراري للمكثفات متعددة الطبقات من الأكاسيد كبير على نطاق واسع من درجات الحرارة. نيتشر 575، 468-472 (2019).
توريلو، أ. وآخرون. نطاق درجة حرارة هائل في المجددات الكهروحرارية. ساينس 370، 125-129 (2020).
وانغ، واي. وآخرون. نظام تبريد كهروحراري عالي الأداء ذو ​​حالة صلبة. ساينس 370، 129-133 (2020).
مينغ، واي. وآخرون. جهاز تبريد كهروحراري متتالي لارتفاع كبير في درجة الحرارة. الطاقة الوطنية 5، 996-1002 (2020).
أولسن، آر بي وبراون، دي دي: التحويل المباشر عالي الكفاءة للحرارة إلى الطاقة الكهربائية المتعلقة بالقياسات الكهروحرارية. أولسن، آر بي وبراون، دي دي: التحويل المباشر عالي الكفاءة للحرارة إلى قياسات الطاقة الكهروحرارية المتعلقة بالطاقة الكهربائية.أولسن، آر بي وبراون، دي دي: تحويل مباشر عالي الكفاءة للحرارة إلى طاقة كهربائية مرتبط بالقياسات الكهروحرارية. أولسن، آر بي وبراون، دي دي. أولسن، آر بي وبراون، دي ديأولسن، آر بي وبراون، دي دي التحويل المباشر الفعال للحرارة إلى كهرباء المرتبط بالقياسات الكهروحرارية.المواد الكهروضوئية 40، 17-27 (1982).
بانديا، إس. وآخرون. كثافة الطاقة والقدرة في أغشية رقيقة من المواد الكهروإجهادية الاسترخائية. المجلة الوطنية للجامعات. https://doi.org/10.1038/s41563-018-0059-8 (2018).
سميث، أ.ن. وهانراهان، ب.م. التحويل الكهروحراري المتتالي: تحسين الانتقال الطوري الكهروحراري والخسائر الكهربائية. سميث، أ.ن. وهانراهان، ب.م. التحويل الكهروحراري المتتالي: تحسين الانتقال الطوري الكهروحراري والخسائر الكهربائية.سميث، أ.ن. وهانراهان، ب.م. التحويل الكهروحراري المتتالي: الانتقال الطوري الكهروحراري وتحسين الفقد الكهربائي. سميث، أن & هانراهان، بي إم. سميث، أ.ن. وهانراهان، ب.م.سميث، أ.ن. وهانراهان، ب.م. التحويل الكهروحراري المتتالي: تحسين التحولات الطورية الكهروحرارية والخسائر الكهربائية.J. Application. physics. 128, 24103 (2020).
هوخ، إس آر. استخدام المواد الكهروإجهادية لتحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء. العملية. IEEE 51، 838-845 (1963).
أولسن، آر بي، برونو، دي إيه، بريسكو، جي إم ودوليا، جيه. محول الطاقة الكهروحرارية المتتالي. أولسن، آر بي، برونو، دي إيه، بريسكو، جي إم ودوليا، جيه. محول الطاقة الكهروحرارية المتتالي.أولسن، آر بي، برونو، دي إيه، بريسكو، جي إم ودوليا، جيه. محول الطاقة الكهروحرارية المتتالية. أولسن، آر بي، برونو، دا، بريسكو، جي إم آند دوليا، جيه. أولسن، آر بي، برونو، دا، بريسكو، جي إم آند دوليا، جيه.أولسن، آر بي، برونو، دي إيه، بريسكو، جي إم ودوليا، جيه. محولات الطاقة الكهروحرارية المتتالية.المواد الكهروضوئية 59، 205-219 (1984).
شيبانوف، ل. وبورمان، ك. حول المحاليل الصلبة من تانتالات الرصاص والسكانديوم ذات التأثير الكهروحراري العالي. شيبانوف، ل. وبورمان، ك. حول المحاليل الصلبة من تانتالات الرصاص والسكانديوم ذات التأثير الكهروحراري العالي.شيبانوف ل. وبورمان ك. حول المحاليل الصلبة من تانتالات الرصاص والسكانديوم ذات التأثير الكهروحراري العالي. شيبانوف، إل. وبورمان، ك. شيبانوف، ل. وبورمان، ك.شيبانوف ل. وبورمان ك. حول المحاليل الصلبة من السكانديوم والرصاص والسكانديوم ذات التأثير الكهروحراري العالي.المواد الكهروضوئية 127، 143-148 (1992).
نتقدم بالشكر إلى كل من ن. فوروساوا، وي. إينوي، وك. هوندا لمساعدتهم في إنشاء MLC. PL، AT، YN، AA، JL، UP، VK، OB، وED. نشكر مؤسسة لوكسمبورغ الوطنية للبحوث (FNR) على دعمها لهذا العمل من خلال CAMELHEAT C17/MS/11703691/Defay، وMASSENA PRIDE/15/10935404/Defay- Siebentritt، وTHERMODIMAT C20/MS/14718071/Defay، وBRIDGES2021/MS/16282302/CECOHA/Defay.
قسم أبحاث وتكنولوجيا المواد، معهد لوكسمبورغ للتكنولوجيا (LIST)، بيلفوار، لوكسمبورغ