Способ изготовления термоэлектрического генератора



Способ изготовления термоэлектрического генератора

 


Владельцы патента RU 2525322:

Открытое акционерное общество "ИНФОТЭК ГРУП" (RU)

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к области создания термоэлектрических генераторов. Технический результат: повышение эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую. Сущность: в качестве термоэлектрических материалов используют полианилин, допированный различными химическими добавками. Изготовление полимерного материала с p- и n-проводимостью осуществляют путем процесса электрополимеризации из водного раствора анилина и соляной кислоты с химическими добавками. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к области создания термоэлектрических генераторов. Изобретение может быть использовано для получения электрической энергии для бытового, промышленного и специального применения.

Основной целью технических решений является создание термоэлектрического генератора с преобразованием тепловой энергии в электрическую с эффективностью не менее чем в 10 раз выше по сравнению с существующими аналогами.

Известен полупроводниковый способ получения электрической энергии в термоэлектрических генераторах. Термоэлектрические генераторы являются устройствами непосредственного превращения тепловой энергии в электрическую. Принцип действия термоэлектрического генератора основан на применении эффекта Зеебека, открытого в 1821 г. Он заключается в появлении эдс в замкнутой цепи из двух разнородных материалов, при условии, что места их контактов поддерживаются при разных температурах. Эффект возникает вследствие зависимости энергии свободных электронов или «дырок» от температуры. В местах контактов различных материалов заряды переходят от проводника, где они имели более высокую энергию, в проводник с меньшей энергией зарядов. Если один контакт нагрет больше, чем другой, то разность энергий зарядов между двумя веществами больше на горячем контакте, чем на холодном, в результате чего в замкнутой цепи возникает ток [1].

Известны термоэлектрические модули серии TGM компании КРИОТЕРМ [2]. Их недостатками является низкий КПД, который не превышает 3% при разности температур в 100°C, и то, что работа этих модулей рассчитана на температуры выше 100°C.

Техническая задача заключается в создании термоэлектрического генератора с преобразованием тепловой энергии в электрическую с эффективностью не менее чем в 10 раз выше по сравнению с существующими аналогами.

Сущность изобретения заключается в том, что вместо полупроводниковых материалов используется полианилин, допированный различными химическими добавками.

Полианилин относится к классу проводящих полимеров, который обладает полупроводниковыми свойствами. В традиционных полупроводниках инжектированные носители фиксируются в виде зонных электронов и дырок без заметного искажения жесткой трехмерной кристаллической решетки. Как известно, в органических молекулах равновесная геометрия существенно изменяется при ионизации. В органическом полимере нежесткость квазиодномерной решетки приводит к локализации инжектированного при окислении или восстановлении заряда в области вызванного им искажения геометрии. Связанный с таким локальным искажением решетки ион-радикал называют поляроном, а получающийся при его ионизации бесспиновый двухзарядный ион -биполяроном. В транс-полиацетилене, основное состояние которого вырождено, возможно существование солитонов - бесспиновых однозарядных ионов и незаряженных радикалов, образование которых можно представить как результат распада поляронов и биполяронов. Такая схема допирования и запасания заряда в проводящих полимерах является практически общепринятой. Кроме того, предполагается, что при высокой концентрации дефектов их волновые функции могут перекрываться с образованием солитонных, поляронных и биполяронных зон, подобно тому как перекрывание волновых функций (орбиталей) электронов в периодической структуре (кристалле, полимерной цепочке) приводит к формированию хорошо известных электронных зон.

Структура полианилина димеризована, т.е. элементарная ячейка включает два мономерных звена за счет искажения Пайерлса:

N B N B N = Q = N B ,

металл диэлектрик

что приводит к расщеплению всех энергетических зон на две. Из валентной зоны получаются заполненная и пустая зоны, разделенные энергетической щелью Пайерлса. Отклонение от плоской геометрии молекулы за счет отталкивания атомов водорода в орто-положениях соседних колец увеличивает эту щель [3].

Исходя из вышеизложенного, допированный полианилин может обладать как свойствами p-проводника, так и свойствами n-проводника в зависимости от добавки и pH среды.

Изготовление полимерного материала с p-проводимостью выполняют следующим образом. На отмытую подложку из ситалла, сапфира, поликора или иного диэлектрического материала с одной стороны проводят напыление слоя металла, в качестве которого можно использовать золото, платину или хром. Далее приготавливают водный раствор, который содержит соляную кислоту с концентрацией 2,2 моль/л, анилин с концентрацией 0,5 моль/л и химическую добавку, состоящую из бромида натрия с концентрацией 0,04 моль/л, хлорида аммония с концентрацией 0,1 моль/л и хлористого кальция с концентрацией 0,01 моль/л.

Далее приготовленный раствор наливают в гальваническую ванну. Температура раствора должна быть в интервале от +5°C до +14°C. После чего в раствор на четверть опускают приготовленную подложку с напыленным металлическим слоем. Методом электрополимеризации наносят слой сорбента, представляющий собой пленку допированного полианилина.

Процесс осуществляют в режиме потенциостатического циклирования при потенциалах от плюс 4,2 В до минус 7,0 B на рабочем электроде, которым является подложка с напыленным металлическим слоем, относительно противоэлектрода, который в свою очередь может представлять собой графитовый стержень, проволоку из платины, золота, никеля, нержавеющей стали, хрома или пластин из этих же материалов. В ходе процесса наблюдается рост полимера на том участке поверхности напыленного металлического слоя, который контактирует с раствором. Время процесса электрополимеризации определяется индивидуально в каждом случае, в зависимости от толщины требуемого слоя для конкретной задачи. Далее подложку с допированным проводящим полимером промывают дистиллированной водой и высушивают.

Изготовление полимерного материала с n-проводимостью выполняют следующим образом. Ту же самую пластину, которая с одного конца уже покрыта слоем проводящего полимера с p-проводимостью, после просушки на четверть опять опускают в гальваническую ванну с новым раствором другой стороной металлической поверхности таким образом, чтобы нанесенное в предыдущей операции покрытие не касалось поверхности раствора и между поверхностью раствора и границей нанесенного полимерного слоя с p-проводимостью оставался зазор в виде напыленного материала без полимерного покрытия. Водный раствор для изготовления полимерного материала с n-проводимостью содержит соляную кислоту с концентрацией 2,4 моль/л, анилин с концентрацией 0,3 моль/л и химическую добавку, представляющую собой гетерополикислоту с химической формулой H5PW10V2O40, с концентрацией 0,05 моль/л.

Далее, как и при изготовлении полимерного материала с p-проводимостью, процесс проводят в гальванической ванне в режиме потенциостатического циклирования при потенциалах от плюс 2,4 В до минус 4,7 В на рабочем электроде, которым является та же подложка с напыленным металлическим слоем и нанесенным полимерным слоем с p-проводимостью относительно противоэлектрода, который может представлять собой графитовый стержень, проволоку из платины, золота, хрома, или пластины из этих же материалов. Температура раствора должна находиться в интервале от +20°C до +30°C. Время нанесения также выбирается индивидуально, как и в предыдущей операции. После завершения процесса электрополимеризации проводящий полимер n-типа покрывает четверть диэлектрической подложки на металлической поверхности с противоположной стороны и между слоями полимера находится зазор, где напылен слой металла (см. рисунок). Далее подложку с допированным проводящим полимером промывают дистиллированной водой и высушивают.

Изготовленная таким образом подложка с двумя слоями проводящих полимеров n- и p-типа, разделенных между собой зазором с напыленным металлическим покрытием, служит основой для изготовления термоэлектрического генератора.

Термоэлектрический генератор изготавливают следующим образом. На изготовленную в предыдущих технологических операциях пластину 1 (см. рисунок) с напыленным металлическим покрытием 2 и покрытием с двух сторон слоями проводящих полимеров с p- и n-проводимостью накладывают два разделенных контактных электрода 5 и 6 на слои проводящих полимеров с p-проводимостью 3 и n-проводимостью 4. Контактные электроды 5 и 6 могут быть выполнены в виде металлических пластин из хрома, никеля, нержавеющей стали, титана, серебра, меди.

Работа такого термоэлектрического генератора аналогична работе элементов Зеебека.

При создании разности температур между пластиной 1 с напыленным металлическим покрытием 2 и контактными электродами 5 и 6 возникает разность потенциалов. Если между электродами 5 и 6, как показано на рисунке, установить электрическую нагрузку R 7, то в цепи потечет электрический ток.

Пример. Способ изготовления термоэлектрического генератора

Изготовление осуществляли следующим образом. Взяли ситалловую подложку с габаритными размерами 40×40×3 мм. После тщательной промывки в эфире произвели напыление тонкого слоя хрома на одну сторону поверхности ситалловой подложки. Затем приготовили водный раствор, который содержал соляную кислоту с концентрацией 2,2 моль/л, анилин с концентрацией 0,7 моль/л и химическую добавку, состоящую из бромида натрия с концентрацией 0,04 моль/л, хлорида аммония с концентрацией 0,1 моль/л и хлористого кальция с концентрацией 0,01 моль/л. После чего приготовленный раствор налили в гальваническую ванну. Температура раствора составила 10°C. Далее в раствор на четверть опустили приготовленную подложку с напыленным металлическим слоем. Методом полимеризации нанесли слой сорбента, представляющий собой пленку допированного полианилина. Процесс осуществляли в режиме потенциостатического циклирования при потенциалах от плюс 4,2 В до минус 7,0 В на рабочем электроде, которым являлась подложка с напыленным металлическим слоем хрома относительно противоэлектрода, который в свою очередь был выполнен из графитового стержня. В ходе процесса наблюдался рост пленки полимера на участке поверхности напыленного металлического слоя хрома, который контактировал с раствором.

Время электрополимеризации составило 15 мин, после чего подложку с допированным проводящим полимером промыли дистиллированной водой и высушили. Далее приступили ко второй операции - изготовлению полимерного материала с n-проводимостью. Ту же самую пластину, которая с одного конца уже покрыта слоем проводящего полимера с p-проводимостью, после просушки опустили в гальваническую ванну с новым раствором другой стороной металлической поверхности таким образом, чтобы нанесенное в предыдущей операции покрытие не касалось поверхности раствора и между поверхностью раствора и границей нанесенного полимерного слоя в предыдущей операции оставался зазор, представляющий собой слой напыленного хрома без покрытия.

Далее приступили к изготовлению полимерного материала с n-проводимостью. Для этого приготовили новый водный раствор, который имеет следующий состав: соляная кислота 2,4 моль/л, анилин 0,3 моль/л и химическая добавка, представляющая собой гетерополикислоту H5PW10V2O40 с концентрацией 0,05 моль/л.

Далее, как и при изготовления полимерного материала с p-проводимостью, осуществили процесс электрополимеризации в гальванической ванне в режиме потенциостатического циклирования при потенциалах от плюс 2,4 В до минус 4,7 В на рабочем электроде, которым являлась та же подложка с напыленным металлическим слоем и нанесенным в предыдущей операции полимерным покрытием с p-проводимостью. Потенциалы задавались относительно противоэлектрода, который был выполнен из графитового стержня. Время нанесения составило 20 мин. Температуру раствора поддерживали в интервале 25-28°C. После завершения процесса электрополимеризации проводящий полимер n-типа покрыл другую четверть ситалловой подложки на металлической хромовой поверхности и между слоями полимера образовался зазор, не покрытый полимером (см. рисунок). Далее подложку промыли дистиллированной водой и высушили. После чего на изготовленную в предыдущих технологических операциях подложку (см. рисунок) с напыленным металлическим хромовым покрытием и покрытием с двух сторон слоями проводящих полимеров с p- и n-проводимостью наложили два контактных раздельных электрода, выполненных из хромовых пластин, и закрепили. После чего, как показано на рисунке, собранное изделие подключили к нагрузке в виде электрического сопротивления R 7 номиналом 1,0 Ом и подключили параллельно резистору вольтметр для измерения напряжения. После чего произвели нагрев ситалловой подложки 1 таким образом, чтобы между ней и электродами 5 и 6 установилась разность температур в 100°C. Температура подложки составила 160°C, а температура электродов 60°C. После установления температуры произвели измерение напряжения на нагрузочном резисторе 7. Показание вольтметра V составило 5,2 В. Таким образом, электрическая мощность (W) будет составлять:

W = V 2 R = ( 5,2 ) 2 1 = 27 В т

Полученные данные сравнили с термоэлектрическим генераторным модулем TGM-127-1,4-1,5. Его характеристики приведены в таблице.

Характеристики tc=50°C tc=100°C
th=150°C th=200°C
Напряжение, В 2,25 2,13
Ток, А 0,91 0,83
Мощность, Вт 2,06 1,79
КПД, % 2,8 2,40

где tc - температура холодной стороны;

th - температура горячей стороны.

Параметры указаны для сопротивления нагрузки, равного электрическому сопротивлению модуля.

Конструктивные характеристики:

электрическое сопротивление, Ом - 1,21±10%;

тепловое сопротивление, К/Вт - 1,43±10%;

размеры, мм - 40,0×40,0×40,0×40,0+0,5/-0,2.

Вывод. Эффективность патентуемого термоэлектрического генератора более чем в 18 раз лучше, чем серийно выпускаемого.

Источники информации

1. Сайт «new Энергетика», Новая техника, Термоэлектрические генераторы. http://newenergetika.narod.m/term y html

2. Компания «КРИОТЕРМ», термоэлектрические модули, http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=44.

3. Электрохимия полимеров/ М.Р.Тарасевич, С.Б.Орлов, Н.И.Школьников и др. - М.: Наука, 1990, с. 121-145.

Изготовление термоэлектрического генератора, включающее использование полупроводниковых материалов с p- и n-проводимостью с использованием диэлектрических подложек с напыленным металлическим покрытием, отличающееся тем, что диэлектрическая подложка может быть выполнена из ситалла, сапфира, поликора или иного диэлектрического материала, на которую с одной стороны тонким слоем должен быть напылен металл, в качестве которого можно использовать золото, платину или хром, и данное изделие используется в качестве рабочего электрода, на который на четверть с одной стороны и на четверть с другой наносят проводящие слои допированного полимера с p- и n-проводимостью, для изготовления полимерного материала с p-проводимостью используют водный раствор, который содержит соляную кислоту с концентрацией 2,2 моль/л, анилин с концентрацией 0,5 моль/л и химическую добавку, состоящую из бромида натрия с концентрацией 0,04 моль/л, хлорида аммония с концентрацией 0,1 моль/л и хлористого кальция с концентрацией 0,01 моль/л; далее приготовленный раствор наливают в гальваническую ванну, температура раствора должна быть в интервале от +5°C до +14°C, после чего в раствор на четверть опускают приготовленную подложку с напыленным металлическим слоем, а затем методом электрополимеризации наносят слой сорбента, представляющий собой пленку допированного полианилина, процесс осуществляют в режиме потенциостатического циклирования при потенциалах от плюс 4,2 В до минус 7,0 В на рабочем электроде, которым является подложка с напыленным металлическим слоем, относительно противоэлектрода, который в свою очередь может представлять собой графитовый стержень, проволоку из платины, золота, никеля, нержавеющей стали, хрома или пластин из этих же материалов, где в ходе процесса наблюдается рост полимера на том участке поверхности напыленного металлического слоя, который контактирует с раствором, а время электрополимеризации процесса определяется индивидуально в каждом случае, в зависимости от толщины требуемого слоя для конкретной задачи, после чего подложку с допированным проводящим полимером промывают дистиллированной водой и высушивают, после чего приступают к изготовлению полимерного материала с n-проводимостью, для этого ту же самую пластину, которая с одного конца уже покрыта слоем проводящего полимера с p-проводимостью, после просушки на четверть опять опускают в гальваническую ванну с новым раствором другой стороной металлической поверхности таким образом, чтобы нанесенное в предыдущей операции покрытие не касалось поверхности раствора и между поверхностью раствора и границей нанесенного полимерного слоя с p-проводимостью оставался зазор в виде напыленного материала без полимерного покрытия, водный раствор для изготовления полимерного материала с n-проводимостью содержит соляную кислоту с концентрацией 2,4 моль/л, анилин с концентрацией 0,3 моль/л и химическую добавку, представляющую собой гетерополикислоту с химической формулой H5PW10V2O40, с концентрацией 0,5 моль/л, далее процесс осуществляют в гальванической ванне в режиме потенциостатического циклирования при потенциалах от плюс 2,4 В до минус 4,7 В на рабочем электроде, которым является та же подложка с напыленным металлическим слоем и нанесенным полимерным слоем с p-проводимостью относительно противоэлектрода, который может представлять собой графитовый стержень, проволоку из платины, золота, хрома, или пластины из этих же материалов, а температура раствора должна находится в интервале от +20°C до +30°C, время нанесения выбирается индивидуально, после завершения процесса электрополимеризации проводящий полимер n-типа покрывает четверть диэлектрической подложки на металлической поверхности с противоположной стороны и между слоями полимера находится зазор, где напылен слой металла, затем подложку с допированным проводящим полимером промывают дистиллированной водой и высушивают, после чего производят сборку непосредственно термоэлектрического генератора, которая заключается в том, что на изготовленную пластину с напыленным металлическим покрытием и покрытием с двух сторон слоями проводящих полимеров с p- и n-проводимостью накладывают два разделенных контактных электрода на слои проводящих полимеров с p-проводимостью и n-проводимостью, контактные электроды могут быть выполнены в виде металлических пластин из хрома, никеля, нержавеющей стали, титана, серебра, меди.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термоэлектричества. Сущность: изолирующая подложка (12) оснащена первой (18) и второй (20) областями соединения.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к области создания охлаждающих элементов. Технический результат: повышение к.п.д.

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам. Сущность: способ включает изготовление стержней из термоэлектрического материала методом горячей экструзии.

Изобретение относится к производству термоэлектрических материалов. Сущность: для получения стержней термоэлектрического материала на основе твердых растворов Bi2Te3-Bi2Se n-типа проводимости с эффективностью ZT>1,2 и механической прочностью не менее 150 МПа осуществляют механоактивационный синтез тройного твердого раствора Bi2Te2,85Se0,15 n-типа проводимости из исходных компонентов.

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано в физике конденсированного состояния, приборостроении, микроэлектронике, термоэлектричестве для получения тонкопленочных образцов твердого раствора висмут-сурьма с совершенной монокристаллической структурой.

Изобретение относится к способу изготовления термоэлектрического элемента, имеющего термопары, содержащие полупроводник n-типа и полупроводник р-типа. .

Изобретение относится к области наноструктурированных и нанокомпозитных материалов. .

Изобретение относится к термоэлектрическим материалам. .

Изобретение относится к технолгии изготовления термоэлектрических полупроводниковых преобразователей и батарей. .

Изобретение относится к термоэлектрическим генераторам. Сущность: термоэлектрический генератор (2) имеет несколько модулей (1), каждый из которых имеет первый конец (3) и второй конец (4) и которые состоят из внутренней трубки (5) и наружной трубки (6), а также расположенных между ними термоэлектрических элементов (7). Модули (1) на своем первом конце (3) или своем втором конце (4) закреплены своей внутренней трубкой (5) или своей наружной трубкой (6) в электрическом проводнике (9). Электрический проводник (9) выполнен пластинчатым и имеет первый торец (14) и второй торец (15), а также боковую поверхность (16). Первый торец (14) соединен со вторым торцом (15) несколькими отверстиями (17). Каждое из отверстий предназначено для крепления соответственно одного модуля (1). Электрический проводник (9) имеет электропроводные контакты (18) для электрического соединения с ним контактов (8) отдельных модулей (1). Технический результат: обеспечение разностороннего или универсального применения в автомобилях, в том числе в уже существующих типах и моделях, обеспечение надежного разделения текущих сред и электрического контактирования. 5 н. и 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области получения термоэлектрических материалов, применяемых для изготовления термостатирующих и охлаждающих устройств, систем кондиционирования и в других областях техники. Сущность: способ включает механоактивационную обработку в планетарной шаровой мельнице твердых растворов, содержащих теллуриды висмута и сурьмы с добавлением размольного агента, и последующее спекание полученных порошков. Механоактивационную обработку проводят последовательно в два этапа. Сначала при центробежном ускорении мелющих тел в пределах от 800 до 1000 м/сек2 в течение 10-30 мин. Затем при центробежном ускорении мелющих тел в пределах от 20 до 100 м/сек2 в течение 20-40 мин. В качестве размольного агента используют соединения слоистой структуры, выбранные из ряда: MoS2, MoSe, WS2, WSe, BN или графит. Размольный агент берут в количестве 0,1-1,5 мас.% от массы твердого раствора теллуридов висмута и сурьмы. Полученный термоэлектрический материал состоит из частиц тройных твердых растворов теллуридов висмута и сурьмы с размерами от 5 нм до 100 нм, между которыми расположены слои толщиной от 1 до 10 нм соединения, выбранного из ряда: MoS2, MoSe, WS2, WSe, BN или графита. Техническим результатом изобретения является повышение термоэлектрической добротности выше 1,10. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электронике и предназначено для создания материала на основе полупроводниковых наночастиц, обладающего газочувствительным термоэлектрическим эффектом, т.е. величина термо-ЭДС наноматериала может быть чувствительной к различным газам во внешней атмосфере. Изобретение может использоваться в термоэлектрических устройствах, преобразующих тепловую энергию в электрическую, а также при разработки газочувствительных сенсоров. Технический результат: расширение функциональных возможностей материала за счет увеличение термо-ЭДС до 1,3 мВ/K при рабочей температуре 330 К и до 1,1 мВ/K при рабочей температуре 500 К. Сущность: способ заключается в изготовлении пленки толщиной не более 200 нм из полупроводниковых наночастиц SnO2 размером не более 50 нм. После изготовления пленку из наночастиц SnO2 отжигают при температуре 330 ± 20 К или 500±20 К в течение не менее 15 минут в кислородосодержащей атмосфере с последующим охлаждением до комнатной температуры со скоростью не менее 10 К/с. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии. Сущность: способ изготовления структуры, используемой для производства термоэлектрогенератора, включает совместное формирование по меньшей мере одной полосы из материала n-типа и по меньшей мере одной полосы из материала p-типа за одну технологическую операцию и формирование соединений по меньшей мере между одной полосой из материала n-типа и по меньшей мере одной полосой из материала p-типа с помощью полос из проводящего материала. При этом структура не содержит полимерных подложек. Технический результат: эффективный способ создания высококачественного термоэлектрического генератора с высокой плотностью энергии. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии. Сущность: термоэлектрический материал содержит полупроводниковую подложку, полупроводниковую оксидную пленку, образованную на полупроводниковой подложке, и термоэлектрический слой, выполненный на полупроводниковой оксидной пленке. Полупроводниковая оксидная пленка имеет образованное в ней первое наноотверстие, термоэлектрический слой имеет конфигурацию, обеспечивающую возможность наложения множества полупроводниковых наноточек на или над первым наноотверстием с образованием структуры уложенных частиц. По меньшей мере некоторые наноточки из множества полупроводниковых наноточек имеют второе наноотверстие, образованное в ее поверхности, и соединены друг с другом посредством второго наноотверстия с выравниванием ориентации их кристаллов. Термоэлектрический материал получен путем применения этапа окисления полупроводниковой подложки с образованием полупроводниковой оксидной пленки на полупроводниковой подложке; образования первого наноотверстия в полупроводниковой оксидной пленке, и эпитаксиального роста для наложения множества полупроводниковых наноточек, выполненных из полупроводникового материала, на первое наноотверстие. Технический результат: повышение коэффициента термоэлектрического преобразования. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность: полупроводниковое устройство включает полупроводниковую подложку, композиционную металлическую пленку и вывод для измерения. Композиционная металлическая пленка нанесена на переднюю поверхность или на заднюю поверхность полупроводниковой подложки и содержит первый слой металлической пленки и второй слой металлической пленки, который соединяется с первым слоем металлической пленки и имеет разные коэффициенты термоЭДС с первым слоем металлической пленки. Вывод для измерения позволяет измерять разность электрических потенциалов между первым слоем металлической пленки и вторым слоем металлической пленки. Технический результат: повышение чувствительности и точности измерения температуры. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области термоэлектрического преобразования энергии. Технический результат: повышение эффективности и надежности термоэлектрического модуля посредством увеличения теплопроводности и электроизоляционных свойств теплоконтактных электроизолирующих средств соединения коммутационных токопроводов с теплопроводами. Сущность: термоэлектрический модуль содержит полупроводниковые элементы p-типа проводимости и полупроводниковые элементы n-типа проводимости, коммутационные токопроводы, контактирующие с торцевыми частями полупроводниковых элементов, металлические теплопроводы, соединенные с коммутационными токопроводами, и теплоконтактные электроизолирующие средства соединения коммутационных токопроводов с теплопроводами. В качестве теплоконтактных электроизолирующих средств соединения коммутационных токопроводов с теплопроводами использованы слои одного или нескольких полупроводниковых материалов с широкой запрещенной зоной. Указанные слои нанесены на поверхность теплопроводов вакуумным электродуговым методом с сепарацией плазменного потока. В качестве полупроводникового материала с широкой запрещенной зоной могут быть использованы нитрид алюминия AlN, оксид цинка ZnO или оксид олова (IV) SnO2 (примечание: у AlN самая большая ширина запрещенной зоны из полупроводников, обладающих теплопроводностью в диапазоне от 50 до 200 Вт/(м·K) и электроизоляционными свойствами до 500 В. Толщина нанесенных слоев составляет преимущественно от 5 до 40 мкм. В качестве металла теплопровода могут быть использованы медь, алюминий или их сплавы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам и их изготовлению. Сущность: термоэлектрический модуль (1), который простирается в продольном направлении (9), с внешней трубкой (2) и расположенной внутри внешней трубки (2) внутренней трубкой (3). Модуль содержит по меньшей мере одну первую полосовидную структуру (5) и одну вторую полосовидную структуру (7). Первая полосовидная структура (5), начиная от первого соединения (6) на внутренней трубке (3), а вторая полосовидная структура (7), начиная от второго соединения (12) на внешней трубке (2), простираются в соответственно противоположных направлениях (11) наклонно к поверхности трубки и по меньшей мере, частично образуют перекрытие (10). В области перекрытия (10) расположена по меньшей мере одна пара полупроводниковых элементов (13). Технический результат: повышение термостойкости и усталостной прочности термоэлектрического модуля за счет компенсации тепловых расширений отдельных компонентов термоэлектрического модуля. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области теплометрии и может быть использовано при калибровке датчиков теплового потока. Способ калибровки термоэлектрического датчика теплового потока заключается в том, что собственное электрическое сопротивление датчика теплового потока измеряют при пропускании переменного тока величины от 1 до 20 мА, а термоэлектрическую добротность измеряют при пропускании постоянного тока величины от 1 до 20 мА, после чего определяют чувствительность термоэлектрического датчика из следующего выражения: где Se - чувствительность термоэлектрического датчика; ACR - собственное сопротивление термоэлектрического датчика; Z - термоэлектрическая добротность датчика; s - площадь чувствительной поверхности термоэлектрического датчика; α - коэффициент Зеебека (термоЭДС) термоэлемента; 2N - количество термоэлементов или спаев в термоэлектрическом датчике. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл.

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии. Сущность: способ изготовления плоских термоэлементов включает обеспечение электро- и теплопроводной подложки по меньшей мере с одним проемом, который разделяет подложку на сегменты подложки, монтаж на подложке ветвей термоэлемента. Каждую ветвь термоэлемента соединяют с сегментом подложки на горячей и холодной стороне. Устанавливают корпус таким образом, чтобы он окружал ветви термоэлемента. Корпус неразъемно соединяется с сегментами подложки. Отделяют части подложки таким образом, чтобы по меньшей мере посредством одного проема предотвращалось прохождение электрического тока между сегментами подложки. Изобретение относится также к подходящей для осуществления способа подложке и изготавливаемому этом способом термоэлементу, а также модулю из термоэлементов. Технический результат: снижение трудоемкости изготовления термоэлемента с уменьшением использования термоэлектрического материала при большой стабильности термоэлемента. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх