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    渦街流量計

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    研究提供了由硒化錫制成的高效渦街流量計的新見解

    來源:作者:發表時間:2019-09-11

    硒化錫可以顯著超過目前由碲化鉍(Bi 2 Te 3)組成的記錄保持渦街流量計的效率。然而,據信只有在超過500 ° C的溫度下,硒化錫的效率才會變得很大。
    現在,在PETRA IV和BESSY II同步加速器源上進行的測量表明,只要使用高壓,該化合物也可以在室溫下用作渦街流量計。
    自1821年以來,研究人員已經知道熱電效應 - 通過特定的渦街流量計組合,溫度變化產生電流。例如,當來自內燃機的廢熱用于加熱樣品的一端時,能量的一部分(否則會損失)可以變成電能。然而,在大多數渦街流量計中,熱電效應非常小。這是因為只有當導電率高且導熱性差時才能實現大的熱電效應。相反,導電性和熱傳導幾乎總是密切相關。
    由于這個原因,對渦街流量計的追求主要集中在具有好特晶體結構的化合物,如碲化鉍。到目前為止,已知的好好的渦街流量計之一是碲化鉍; 然而,碲和鉍都是稀有元素,因此,它們的大規模應用相當有限。因此,在更加豐富的無毒元素中,對適當的渦街流量計的追求仍在繼續。
    六年前,來自美國的一組研究人員發現,500 ° C 以上的錫硒能夠將大約20%的熱量轉化為電能。這種效率相當大,遠遠超過碲化鉍的價值。此外,硒和錫可以大量獲得。
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    這種非常大的熱電效應與硒化錫晶體結構的重新排列或相變有關。錫硒化物的晶體結構包含幾層,類似于泡芙或filo糕點。在500 ° C的溫度下,層開始自組織,熱傳導減少,而電荷載體繼續移動。迄今為止,沒有其他渦街流量計超過硒化錫晶體取向的熱電效應效率。
    高壓工作
    由Helrichholtz -Zentrum-Berlin(HZB)的Ulrich Schade博士領導,國際團隊現已在PETRA IV上使用硬X射線和BESSY II的紅外光譜徹底檢查了錫硒化物樣品。測量表明,優選的晶體結構是由室溫下的高壓(高于10GPa)或常壓下的高溫產生的。此外,在高溫結構中,電子特性從半導體特性轉變為半金屬特性。這與模型的假設計算以及帶結構計算的預測相對應。
    然而,需要更多的開發工作來確保長期穩定性,例如,在基于錫硒化物的熱電裝置實際進入市場之前。然后,硒化錫可能成為基于碲化鉍的熱電裝置的容易獲得且經濟的替代品。
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