Lämpösähkö

Thermoelectricity on tuottama sähkö lämpösähköinen vaikutus , joka on fysikaalinen ilmiö esiintyy tiettyjen materiaalien, joka sitoutuu virrata lämpöä sen läpi sähkövirran , joka kulkee. Tämä vaikutus on hakemuksen perusteella, joista useimmat ovat termometriadiagrammi , sitten jäähdytys ( esim: Peltier-moduuli ) ja lopuksi hyvin vain vähän, sähkön (mukaan ” lämpösähköpariston ” tai ”calopile”).

Se löydettiin ja ymmärtänyt aikana XIX : nnen vuosisadan työn kautta Seebeckin , Peltier tai Lord Kelvin .

Lämpösähköinen materiaali suoraan muuntaa lämpöä osaksi sähköä , tai syrjäyttää lämpöenergiaa , jonka soveltamisesta sähkövirran . Suuri määrä materiaaleja, joilla on mielenkiintoisia lämpömittarilla ominaisuudet havaittiin 1950-luvulla ja 1960-luvulla. Tämä pätee erityisesti vismutin telluridi (Bi 2 Te 3 ), jota käytetään kaupallisissa Peltier moduulit, tai pii - germanium seokset. (SiGe), jota käytetään tehon tilaa koettimina in radioisotooppinen termosähkögeneraattori .

Käyttö thermoelectricity vuonna termometriadiagrammi on suuri menestys, koska alusta XX : nnen vuosisadan ja kannettava jäähdytys lähtien 2000-luvulla vastaan calopile kamppailee nousta sen tuotto on alhainen ja kustannukset ovat korkeat, mikä rajoittaa sen hyvin kohdennettuja käyttötapoja 2005 (termopiilille tai kalopille ei vielä ole markkinarakoja), mutta tieteellinen tutkimus jatkuu tällä alalla.

Historialliset näkökohdat

Löytöjä

Vuonna 1821 saksalainen fyysikko Thomas Johann Seebeck löysi lämpösähköisen vaikutuksen. Hän huomasi, että metallineula taipuu, kun se asetetaan kahden erityyppisen johtimen väliin , jotka on liitetty toisiinsa päissä olevilla liitoksilla ja altistetaan lämpögradientille (katso Seebeck-vaikutus ). Hän tulkitsee havaintonsa lähettämällä yhteyden magneettikentän ja kahden risteyksen välisen lämpötilaeron välillä ja määrittää neulan poikkeamasuunnan suurelle joukolle pariskuntia. Siksi hän luulee löytäneensä selityksen maapallon magneettikentän alkuperälle . Todellisuudessa havaittu vaikutus on sähköistä alkuperää: potentiaaliero ilmestyy kahden lämpötilaerolle altistuneen materiaalin risteyksessä. Seebeck-efektin tunnetuin käyttö on lämpötilan mittaaminen lämpöparilla .

Vuonna 1834 Genevessä toimiva ranskalainen kelloseppä ja keksijä, Jean-Charles Peltier , löysi toisen lämpösähköisen vaikutuksen: lämpötilaero ilmestyy kahden eri virran omaavan materiaalin risteyksissä (ks. Peltier Effect ).

Vuonna 1838 saksalais-balttilainen fyysikko Heinrich Lenz osoittaa, että lämpö imeytyy tai vapautuu lämpösähköisessä risteyksessä virran suunnasta riippuen.

Vuonna 1851 englantilainen fyysikko Lord Kelvin osoittaa, että Seebeck- ja Peltier-vaikutukset ovat yhteydessä toisiinsa: lämpögradientille altistettu ja sähkövirran läpi kulkeva materiaali vaihtaa lämpöä ulkoisen ympäristön kanssa. Päinvastoin, sähkövirta syntyy materiaalista, jonka läpi kulkee lämpövirta. Perusero Seebeck- ja Peltier-vaikutusten erikseen tarkasteltuna ja Thomson-efektin välillä on jälkimmäisen olemassaolo yhdelle materiaalille ja risteyksen hyödytön (katso Thomson Effect ).

Vuonna 1909 saksalainen termodynaaminen asiantuntija Edmund Altenkirch laski ensimmäistä kertaa oikein Seebeck-vaikutusta hyödyntävän lämpösähkögeneraattorin energiatehokkuuden.

Vuonna 1950 venäläinen tutkija Abram Ioffé löysi puolijohteiden lämpösähköiset ominaisuudet, mikä avasi uusia näkökulmia lämpösähkölle Seebeck-efektille.

Kiinnostuksen aihe uudestaan

Vuodesta 1960 lähtien lämpösähkön tieteellisestä tutkimuksesta on tullut merkityksetöntä, eikä yksikään maailman koulu opeta tätä tieteenalaa enää, kun taas INPI: ssä jätetään vain muutama erittäin harvinainen patenttihakemus. Vuoden 1973 ensimmäinen öljyshokki ei muuttanut tilannetta.

Yhdysvalloissa NASA kuitenkin tuottaa joitain termopilejä avaruusalalle , kun taas Ranskassa kolme pientä yksikköä käsittelee edelleen lämpösähköä, nimittäin:

tutkimuskeskus on CIT-Alcatel yritys in Bruyères-le-Châtel , palveluksessa professorit Marchand ja Alais, jotka kehittävät sovelluksia vismuttia Telluride seostettu alumiinia ja erityisesti Bulova ”Thermatron” katsella , samoin kuin varten avaruusteollisuus ;
École des Mines de Nancy , palveluksessa Professori Hubert Scherrer joka tuottaa "Bridgman" perustuu vismutti Telluride seostettu alumiinia ja joka harjoittelee tohtoriopiskelijoita tällä alalla ;
SEIRMI-yritys, Saint-Cloudin Val d'Orin klinikan osasto, jonka perustivat kardiologi Jacques Mugica, kardiologi Christian Cabrol ja termodynaaminen Hubert Juillet ja jossa kehitetään sydämentahdistin, joka on varustettu kalopilla . H. Juillet tallettaa myöhemmin tämän nimen "kalopile", jonka eri yksiköt ottavat siitä lopullisesti yleisnimeksi ranskankielisissä maissa.

Vuonna 1978 ranskalainen termodynaaminen asiantuntija Hubert Juillet keksi ”nanotermosähkön” ja tuotti ensimmäisen ”sähköä johtavan merkkijonon” .

Noin 1992, tieteellisten julkaisujen määrä kasvoi merkittävästi, mitä seurasi muutama vuosi myöhemmin lämpösähköalan keksintöjen , erityisesti INPI: n , patenttihakemusten kasvu siihen pisteeseen asti , että se esitti useita satoja pyyntöjä vuonna 2005 yhdestä kahteen ennen vuotta 1996 .

Vuonna 1993 LD Hicks ja Mildred Dresselhaus osoittivat, että hyvin pienikokoiset rakenteet tekisivät mahdolliseksi lisätä lämpösähkögeneraattoreiden energiatehokkuutta ja siten lisätä kiinnostusta lämpösähköön.

2000-luvulla lämpösähköä opetettiin jälleen, myös maailman arvostetuimmissa kouluissa. Tälle uudelle kiinnostukselle ei ole todistettua selitystä, mutta toisaalta tiedämme, että tämä renessanssi on alkanut hyvin Ranskassa, jos otetaan huomioon jätettyjen patenttien ja valmistuneiden tohtorien määrä .

Lämpösähköiset vaikutukset

Lämpösähköiset vaikutukset liittyvät sähkövirtojen ja lämmön samanaikaiseen esiintymiseen metallissa tai puolijohteessa . Näitä ilmiöitä sääteleviin lakeihin pääsee käyttämällä epätasapainoista termodynamiikkaa .

Oletetaan, että varauksen kantajien ( elektroni , ioni , reikä ) tiheys on tasainen ja väliaine isotrooppinen. Muistamme sähkökemiallisen potentiaalin ilmentymisen :

{\ displaystyle {\ tilde {\ mu}} = \ mu (T) + q \, \ phi}

tai

$\ mu$ on kemiallinen potentiaali (J m −3 ),
$T$ lämpötila ( K ),
$q$ varausten tilavuustiheys (C m −3 ),
$\ phi$ sähköinen potentiaali ( V ).

Johtamalla tämä ilmaisu se tulee:

{\ displaystyle \ nabla {\ tilde {\ mu}} = \ nabla \ mu -q \, \ mathbf {E}}

missä on sähkökenttä (V m −1 ). ${\ displaystyle \ mathbf {E} = - \ nabla \ phi}$

Olemme kiinnostuneita sähkövarauksia ja niihin liittyvää energiaa kuljettavan materiaalin kuljetuksesta. Latauslaitteiden kuljetusta ohjaa Brownin prosessi . Siksi hiukkasten ja lämmön virtaukset ovat diffuusiotyyppisiä. Ne ovat lineaarisesti liittyvät vastaavat affiniteetit , vastaavasti ja , mukaan: ${\ displaystyle \ mathbf {J} _ {P}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {J} _ {Q}}$ ${\ displaystyle - {\ frac {1} {T}} \ nabla {\ tilde {\ mu}}}$ ${\ displaystyle \ nabla \ vasen ({\ frac {1} {T}} \ oikea)}$

{\ displaystyle {\ begin {array} {lcl} \ mathbf {J} _ {P} & = & - {\ frac {L_ {PP}} {T}} \ nabla {\ tilde {\ mu}} + L_ {PQ} \ nabla \ vasen ({\ frac {1} {T}} \ oikea) \\ [0.6em] \ mathbf {J} _ {Q} & = & - {\ frac {L_ {QP}} { T}} \ nabla {\ tilde {\ mu}} + L_ {QQ} \ nabla \ vasen ({\ frac {1} {T}} \ oikea) \ end {array}}}

Onsager vastavuoroisia suhteet sallivat kirjallisesti . Kertoimet tunnistetaan : ${\ displaystyle L_ {QP} = - L_ {PQ}}$ ${\ displaystyle L_ {PP}, \, L_ {PQ}, \, L_ {QQ}}$

Ohmin laki

Tasaiselle lämpötilalle . Sähkövirran tiheys on:

{\ displaystyle \ nabla \ mu = 0}

{\ displaystyle \ mathbf {J} = q \ mathbf {J} _ {P} = - q {\ frac {L_ {PP}} {T}} \ nabla {\ tilde {\ mu}} = {\ frac { q ^ {2}} {T}} L_ {PP} \ mathbf {E}}

Tunnistamme sähkönjohtavuuden

{\ displaystyle \ sigma = {\ frac {q ^ {2}} {T}} L_ {PP}}

Fourierin laki , Seebeck-kerroin

Avoimessa sähköpiirissä nolla. Ensimmäinen yhtälö antaa:

{\ displaystyle J, \, J_ {P}, \, E}

{\ displaystyle \ nabla \ mu = - {\ frac {L_ {PQ}} {L_ {PP}}} {\ frac {\ nabla T} {T}}}

Lämpötilagradientti on kemiallisen potentiaaligradientin alku, joka on vastuussa Seebeck-vaikutuksesta . Tämä lauseke voidaan kirjoittaa missä seebeck-kerroin on.

{\ displaystyle {\ frac {\ nabla \ mu} {q}} = - \ eta \ nabla T}

{\ displaystyle \ eta = {\ frac {1} {qT}} {\ frac {L_ {PQ}} {L_ {PP}}}}

Lykkäämällä toista yhtälöä se tulee:

{\ displaystyle \ mathbf {J} _ {Q} = - {\ frac {L_ {PP} L_ {QQ} + L_ {PQ} ^ {2}} {T ^ {2} L_ {PP}}} \ nabla T}

Tunnistamme lämmönjohtavuuden :

{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {L_ {PP} L_ {QQ} + L_ {PQ} ^ {2}} {T ^ {2} L_ {PP}}}}

Peltier-vaikutus

Aina vakiolämpötilassa tiheyden sähkövirtaan liittyy lämpövirta , missä on Peltier-kerroin. Vertaamalla yllä oleviin yhtälöihin näemme, että:

{\ displaystyle \ mathbf {J} = q \ mathbf {J} _ {P}}

{\ displaystyle \ mathbf {J} _ {Q} = \ pi \ mathbf {J}}

\ pi

{\ displaystyle \ pi = {\ frac {1} {q}} {\ frac {L_ {QP}} {L_ {PP}}} = T \ eta}

Tämä suhde Peltier- ja Seebeck-kertoimien välillä on Kelvinin toinen suhde .

Thomsonin vaikutus

Kun virran kulkemassa materiaalissa on lämpötilagradientti, energian virtaus on:

{\ displaystyle \ mathbf {J} _ {E} = \ mathbf {J} _ {Q} + {\ tilde {\ mu}} \, \ mathbf {J} _ {P} = - \ lambda \ nabla T + ({\ tilde {\ mu}} \, + \ eta \, q \, T) \, \ mathbf {J} _ {P}}

Lähtöteho on:

{\ displaystyle {\ frac {dQ} {dt}} = - \ nabla \ cdot \ mathbf {J} _ {E} = \ nabla \ cdot (\ lambda \ nabla T) - \ mathbf {J} _ {P} \ nabla \ cdot ({\ tilde {\ mu}} \, + \ eta \, q \, T)}

Aloittaen sähkökemiallisen potentiaalin gradientista ja suhteista, jotka löytyvät Peltier- ja Seebeck-vaikutuksia ja Ohmin lakia koskevista osioista, voimme ilmaista sähkökemiallisen potentiaalin gradientin:

{\ displaystyle \ nabla {\ tilde {\ mu}} = - \ eta \, q \, \ nabla T - {\ frac {q ^ {2}} {\ sigma}} \ mathbf {J} _ {P} }

On :

{\ displaystyle {\ frac {dQ} {dt}} = \ nabla \ cdot (\ lambda \ nabla T) -T \, {\ frac {\ partituali \ eta} {\ osittainen T}} \, \ mathbf {J } \ cdot \ nabla T + {\ frac {1} {\ sigma}} \ mathbf {J} ^ {2}}

- ensimmäinen termi on johtumisesta vapautuva teho, - kolmas Joule-efektin vapauttama teho, - toinen vastaa Thomsonin vaikutusta.

{\ displaystyle \ vasen. {\ frac {dQ} {dt}} \ oikea | _ {Th} = - \ alpha \ mathbf {J} \ cdot \ nabla T}

Edellä olevista suhteista voimme yhdistää Thomson-kertoimen Peltier- ja Seebeck-kertoimiin seuraavasti:

{\ displaystyle \ alpha = {\ frac {\ osittainen \ pi} {\ osittainen T}} - \ eta}

Tämä ilmaisu on Kelvinin ensimmäinen suhde.

Energian muuntaminen lämpösähköisellä vaikutuksella

Jäähdytystä tai sähkön tuottamista lämpösähköisellä vaikutuksella "moduuli" koostuu sähköisesti kytketyistä "pareista". Kukin pari koostuu materiaalista puolijohde tyyppi p (S> 0) ja tyyppi puolijohdemateriaalista n (S <0). Nämä kaksi materiaalia on yhdistetty johtavalla materiaalilla, jonka lämpösähköisen tehon oletetaan olevan nolla. Parin ja kaikkien muiden moduulin muodostavien parien kaksi haaraa ( p ja n ) on kytketty sarjaan sähköisesti ja rinnakkain termisesti (katso oikealla oleva kaavio). Tämän järjestelyn avulla voidaan optimoida moduulin läpi kulkeva lämpövirta ja sen sähköinen vastus . Yksinkertaisuuden vuoksi perustelemme seuraavassa yhdellä parilla, joka on muodostettu kahdesta vakiolohkoisesta materiaalista.

Oikealla olevassa kuvassa näkyy lohkokaavio termosähköisessä jäähdytyksessä käytetystä pn-parista. Sähkövirta asetetaan siten, että varauksen kantajat (elektronit ja reiät) siirtyvät kylmästä lähteestä kuumaan lähteeseen ( termodynaamisessa mielessä ) parin kahdessa haarassa. Näin tehdessään ne myötävaikuttavat entropian siirtymiseen kylmästä lähteestä kuumaan lähteeseen ja siten lämpövirtaan, joka vastustaa lämmönjohtamista.

Jos valituilla materiaaleilla on hyvät lämpösähköiset ominaisuudet (näemme myöhemmin, mitkä ovat tärkeät parametrit), tämä varauskantajien liikkeen aiheuttama lämpövuo on suurempi kuin lämmönjohtavuus. Siksi järjestelmä sallii lämmön evakuoinnin kylmästä lähteestä kuumaan lähteeseen ja toimii sitten jääkaapina.

Sähköntuotannon tapauksessa lämpövirta aiheuttaa varauksen kantajien siirtymisen ja siten sähkövirran ulkonäön.

Energiatehokkuus, tuotto ja tärkeät parametrit

Energiatehokkuus vai energiatehokkuus?

Vastaanottavalle lämpökoneelle (toisin sanoen koneelle, joka muuntaa työn lämpöksi) energiatehokkuus on "hyödyllisen" lämmön suhde vastaanotettuun työhön. Se on tietysti päinvastoin moottorikoneelle.

Näiden hyötysuhteiden maksimiarvot saavutetaan Carnot-syklille :

Jäähdytysvastaanotin: ${\ displaystyle e_ {Carnot} = {\ frac {T_ {f}} {T_ {c} -T_ {f}}}}$
Lämmön vastaanottava kone (lämpöpumppu): ${\ displaystyle e_ {Carnot} = {\ frac {T_ {c}} {T_ {c} -T_ {f}}}}$
Moottorikone: ${\ displaystyle e_ {Carnot} = {\ frac {T_ {c} -T_ {f}} {T_ {c}}}}$

Lämpökoneen hyötysuhde määritetään sen energiatehokkuuden ja Carnotin energiatehokkuuden välillä samoissa olosuhteissa. Tämä määrä määrittelee prosessin peruuttamattomuuden painon koneen tehokkuudessa. Pysymättömyyden puuttuminen vastaa enimmäissaantoa 1.

On huomattava, että vastaanottavan koneen hyötysuhde ei ole välttämättä pienempi kuin 1, kun taas hyötysuhde on aina välillä 0 ja 1.

Lämpösähköisen järjestelmän energiatehokkuuden laskeminen

Lämpösähköisen järjestelmän energiatehokkuus lasketaan määrittämällä lämmön virtauksen ja materiaalin sähkövirran suhde. Se vaatii yllä määriteltyjen suhteiden käyttöä.

Seuraava esimerkki esittää energiatehokkuuden laskennan jäähdytystapauksissa (sähköntuotanto voidaan suorittaa analogisella perustelulla).

Joten palataan takaisin edelliseen kaavioon. Pariskunnan kummassakin haarassa Peltier-vaikutuksen tuottama lämpövirta vastustaa lämmönjohtavuutta. Kokonaisvirrat ovat siis haarassa p ja haara n :

{\ displaystyle Q_ {p} = \ eta _ {p} JT- \ lambda _ {p} A_ {p} {\ frac {dT} {dx}} \,}

ja (saatu paikallisen Fourier-lain mukaan)

{\ displaystyle Q_ {n} = - \ eta _ {n} JT- \ lambda _ {n} A_ {n} {\ frac {dT} {dx}} \,}

x: llä avaruuskoordinaatti (ks. kaavio), λ p ja λ n materiaalien lämmönjohtavuus sekä A p ja A n niiden poikkileikkaukset.

Siksi lämpö uutetaan kylmästä lähteestä virtauksella Q f :

{\ displaystyle Q_ {f} = (Q_ {n} + Q_ {p}) _ {| x = 0} \,}

Samalla kahden haaran läpi kulkeva virta on lähtöisin lämmönmuodostuksesta Joule-vaikutuksella J 2 / (σA) haarojen pituusyksikköä kohti. Olettaen, että Thomsonin kerroin on nolla (tämä tarkoittaa olettaen, että η on riippumaton lämpötilasta, katso Thomsonin suhde), järjestelmän energiansäästö kirjoitetaan molempiin haaroihin:

{\ displaystyle - \ lambda _ {p} A_ {p} {\ frac {d ^ {2} T} {dx ^ {2}}} = {\ frac {J ^ {2}} {\ sigma _ {p } A_ {p}}} \,}

{\ displaystyle - \ lambda _ {n} A_ {n} {\ frac {d ^ {2} T} {dx ^ {2}}} = {\ frac {J ^ {2}} {\ sigma _ {n } Vuosi}}} \,}

Kun otetaan huomioon rajaolosuhteet T = T f kohdassa x = 0 ja T = T c kohdassa x = l p tai x = l n, kun l p ja l n haarojen p ja n pituudet , T f ja T c , lämpötilat ovat kuumia ja kylmistä lähteistä, Q f kirjoitetaan:

{\ displaystyle Q_ {f} = (\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) JT_ {f} -K \ kolmio \ mathrm {T} - {\ frac {1} {2}} J ^ { 2} R \,}

K ja R koko lämmönjohtavuus ja sähkövastus haarojen pari:

{\ displaystyle K = {\ frac {\ lambda _ {p} A_ {p}} {l_ {p}}} + {\ frac {\ lambda _ {n} A_ {n}} {l_ {n}}} \,}

{\ displaystyle R = {\ frac {l_ {p}} {\ sigma _ {p} A_ {p}}} + {\ frac {l_ {n}} {\ sigma _ {n} A_ {n}}} \,}

Sähköteho W syötetään vääntömomentti vastaa Joule-ilmiö ja Seebeckin vaikutus, nimittäin:

{\ displaystyle W = J [(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) \ kolmio \ mathrm {T} + JR] \,}

Lämpösähköisen jäähdytysjärjestelmän energiatehokkuus vastaa kylmälähteestä otetun lämmön ja haihdutetun sähkötehon suhdetta, nimittäin:

{\ displaystyle e = {\ frac {Q_ {f}} {W}} = {\ frac {(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) JT_ {f} -K \ kolmio \ mathrm {T } - {\ frac {1} {2}} RJ ^ {2}} {J [(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) \ kolmio \ mathrm {T} + JR]}} \, }

Annetulla lämpötilaerolla ΔT energiatehokkuus riippuu asetetusta sähkövirrasta . Kaksi erityistä arvot nykyisen tehdä se mahdollista maksimoida joko energiatehokkuutta e tai lämmön uutetaan kylmä lähde Q_f.

Samanlaisella päättely, tehokkuus pari p - n käytetään sähkön tullaan antamaan suhde hyödyllisiä sähköinen teho toimitetaan yhdellä kuorman resistanssi r lämpövuo läpi materiaali:

{\ displaystyle e = {\ frac {P_ {u}} {Q_ {c}}} = {\ frac {J [(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) \ kolmio \ mathrm {T} -JR]} {(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) JT_ {c} + K \ kolmio \ mathrm {T} - {\ frac {1} {2}} RJ ^ {2}} } \,}

Tässäkin J: n kaksi erityistä arvoa maksimoivat joko järjestelmän tuottaman energiatehokkuuden tai sähkötehon.

Suurin energiatehokkuus tietyissä olosuhteissa voi saavuttaa arvot, jotka ovat suurempia kuin 10: jäähdyttimessä käytettynä tämä tarkoittaa, että kylmille pinnoille pumpattava teho on 10 kertaa suurempi kuin kulutettu sähköteho. Nämä arvot ovat kuitenkin paljon pienemmät kuin teoreettisen Carnot-syklin arvot samoissa olosuhteissa: lämpösähköisen järjestelmän tehokkuus on usein alle tai suuruusluokkaa 10%, kun taas mekaanisella järjestelmällä, kuten kompressorijääkaapilla, on tuotto 40 prosentin luokasta.

Tärkeät parametrit hyvän energiatehokkuuden saavuttamiseksi

Maksimoimalla nämä kaksi hyötysuhdetta voimme osoittaa, että ne riippuvat vain lämpötiloista T f ja T c ja dimensiottomasta suuruudesta Z pn T M, jota kutsutaan " ansioksi " (T M on järjestelmän keskilämpötila, T M = (T f + T c ) / 2), jonka lauseke on:

{\ displaystyle Z_ {pn} = {\ frac {(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) ^ {2}} {RK}} \,}

Huomaa, että parin Z pn ei ole materiaalille ominainen määrä, vaan riippuu moduulin R ja K kautta kulkevien haarojen suhteellisista mitoista ( sähköinen vastus ja lämmönjohtavuus ). Järjestelmän energiatehokkuus (sähköntuotannossa kuten jäähdytyksessä) ja siten hyötysuhde on suurin, kun Z pn on, siis kun tuote R · K on minimaalinen, mikä varmistetaan, kun:

{\ displaystyle {\ frac {l_ {n} A_ {p}} {l_ {p} A_ {n}}} = \ vasen ({\ frac {\ sigma _ {n} \ lambda _ {n}} {\ sigma _ {p} \ lambda _ {p}}} \ oikea) ^ {2} \,}

Ansiokerroin Z pn tulee sitten vain materiaaleille luontaisten parametrien funktioksi:

{\ displaystyle Z_ {pn} = {\ frac {(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) ^ {2}} {({\ sqrt {\ lambda _ {p} / \ sigma _ {p }}} + {\ sqrt {\ lambda _ {n} / \ sigma _ {n}}}) ^ {2}}} \,}

Suurimman hyötysuhteen saavuttamiseksi on siksi suositeltavaa valita materiaalit, jotka muodostavat momentin Z pn: n maksimoimiseksi . Tähän materiaalien optimointiin kuuluu niiden sähköisten ja lämpökuljetusominaisuuksien optimointi niiden ansioarvon maksimoimiseksi (λ on lämmönjohtavuus ja ρ sähköinen resistanssi):

{\ displaystyle ZT = {\ frac {\ eta ^ {2} T} {\ rho \ lambda}} \,}

Hyvällä lämpösähköisellä materiaalilla on siten samanaikaisesti korkea Seebeck-kerroin , hyvä sähkönjohtavuus (ts. Pieni sähkönkestävyys) ja matala lämmönjohtavuus .

Vastakkaisessa kuvassa esitetään lämpösähköisen järjestelmän tehokkuuden kehitys ihanteellisissa olosuhteissa ansioarvon ZT funktiona.

Esimerkiksi, jos ZT = 1 ja lämpötilaero on 300 ° C , hyötysuhde on 8%, mikä tarkoittaa tapauksesta riippuen (sähköntuotanto tai jäähdytys), että materiaaliksi kulkeva lämpö , muunnettuna sähköksi , vastaa 8 % teoreettisesti saavutettavasta enimmäistehosta tai muuten jäähdytyksellä uutettu lämpö vastaa 8% teoreettisesti uutettavasta tehosta .

Useimmissa käytännössä käytetyissä lämpötiloissa, ja erityisesti sähköntuotannossa, parhaiden p- ja n-tyyppisten materiaalien lämpösähköiset ominaisuudet ovat samanlaiset. Tässä tapauksessa pariskunnan ansiokerroin on lähellä yksittäisten ansiotekijöiden keskiarvoa.

Lämpösähköiset moduulit

Geometrinen optimointi

Olemme nähneet, että parin moduulin muodostavan lämpösähköisen materiaalin muunnosominaisuudet eivät ole pelkästään sisäisiä: ne riippuvat myös sen järjestelmän geometriasta (moduulin haarojen pituus ja osa), jolla sähköinen vastus R ja johtavuus riippuu haarojen lämpö K: sta. Itse asiassa on välttämätöntä, että K on riittävän alhainen, jotta lämpögradientti voidaan ylläpitää. Samoin R on valittava siten, että saavutetaan paras mahdollinen kompromissi sähkötehon ja sähköpotentiaalieron välillä . Kun moduulin muodostavat materiaalit on valittu (ZT-ansioiden ansiosta), on siksi tarpeen optimoida järjestelmän geometria, jotta voidaan saavuttaa suurin energiatehokkuus, sähköteho tai lämpö uuttamalla moduulin sovellus.

Segmentoidut moduulit

Lämpösähköisissä muunnosmoduuleissa käytetyt materiaalit ovat yleensä tehokkaita vain kapealla lämpötila-alueella. Siten Voyager- koettimen virrassa käytetty SiGe-seos on tehokas vain noin 1000 K : n lämpötiloissa . Sen vuoksi voi olla edullista, sovelluksiin, joissa lämpötila kaltevuus on erittäin suuri, käyttää useita lämpömittarilla materiaaleja kunkin haaran, kukin lämpötila-alue, jossa se on tehokkainta. Tätä kutsutaan segmentoiduksi lämpösähköiseksi moduuliksi .

Vastakkaisessa kuvassa esitetään segmentoidun lämpösähköisen moduulin käsite. Meillä on tässä hyvin tärkeä lämpötilan gradientti ( 700 K ero kuuma vyöhyke ja kylmä vyöhyke), ja ei tunnettua materiaalia on tehokas koko lämpötila-alueella. Kumpikin parin kahdesta haarasta on siis muodostettu useista materiaaleista (tässä kaksi haaralle n ja kolme haaralle p ). Kunkin näistä materiaaleista valitaan pituus siten, että sitä käytetään lämpötila-alueella, jossa se on tehokkain. Tällainen moduuli tekee siten mahdolliseksi energiatehokkuuden, sähkön tai uutetun lämmön saamisen , joka on merkittävästi suurempi kuin jos kukin haara koostuu vain yhdestä materiaalista. Siten paras muuntotehokkuus, joka saadaan laboratoriossa tämän tyyppisellä moduulilla, on tällä hetkellä noin 15% (mikä tarkoittaa, että 15% materiaalin läpi kulkevasta lämmöstä muuttuu sähkötehoksi). Segmenttimoduulit ovat kuitenkin paljon kalliimpia kuin "yksittäiset" moduulit, mikä rajoittaa ne sovelluksiin, joissa kustannukset eivät ole ratkaisevia tekijöitä.

Lämpösähköiset materiaalit

Nykyisissä laitteissa käytetyt materiaalit

Matalat lämpötilat

Alhaisissa lämpötiloissa (150-200 K ) yleisimmin käytetty lämpösähköinen materiaali muodostuu Bi 1-x Sb x: n ( vismuttin ja antimonin seos ) perusteella ja sillä on valitettavasti vain hyvät lämpösähköiset ominaisuudet tyypissä n (elektronien johtuminen) , joka rajoittaa järjestelmän muuntotehokkuutta, koska mikään materiaali ei ole tehokasta tyypissä p tällä lämpötila-alueella (muista, että lämpösähköinen muunnosjärjestelmä koostuu sekä haaroista p että n ). On omituista, että vaikka sen ominaisuudet ovat suhteellisen keskimääräisiä (ZT ~ 0,6), magneettikentän soveltaminen antaa mahdollisuuden kaksinkertaistaa ansiotaso, joka sitten ylittää yhtenäisyyden. Siksi tätä materiaalia käytetään yleensä kestomagneetin yhteydessä .

Ympäröivä huonelämpötila

Tutkituin aineisto vuonna 2003 on vismutti (III) Bi 2 Te 3 -telluridi ( vismuttin ja telluurin seos ). Sitä käytetään kaikissa lähellä huoneen lämpötilaa toimivissa laitteissa, joihin sisältyy useimmat lämpösähköiset jäähdytyslaitteet. Paras suorituskyky saavutetaan, kun se on seostettu Sb 2 Te 3: lla ( antimoni- ja telluuriseos ), jolla on sama kiteinen rakenne . Sekä p tyyppinen ja n- tyypin näytteitä voidaan saada pienet vaihtelut koostumuksessa lähellä stoikiometrian . Molemmissa tapauksissa ansioarvon ZT arvot, jotka ovat lähellä arvoa 1, saadaan ympäristön lämpötilan läheisyydessä. Nämä hyvät ZT-arvot saavutetaan osittain erittäin matalan lämmönjohtavuuden λ ansiosta, lähellä parhaita materiaaleja lähellä 1 W m -1 K -1 .

Välilämpötilat

Keskikokoisessa lämpötilassa ( noin 550–750 K ) käytettävä materiaali on lyijytelluridi PbTe ja sen seokset (PbSn) Te (lyijytina -telluridi ). Nämä kaksi yhdistettä PbTe ja SnTe voivat muodostaa täydellisen kiinteän liuoksen, jonka avulla rako ( puolijohteen kielletty kaista ) voidaan optimoida haluttuun arvoon. Parhaita materiaaleja on valmistettu, lukuja ansioiden lähellä ykköstä noin 700 K . Kuitenkin, nämä arvot vain saadaan n- materiaaleja . Siksi PbTe ei voi vuonna 2003 muodostaa yksinään lämpöelementin kahta haaraa. Haara p koostuu siis yleensä TAGS- tyyppisestä materiaalista ( telluurille - antimoni - germanium - hopea ), mikä puolestaan antaa mahdollisuuden saada 700- K : n suuruisia ansiotekijöitä vain tyypissä p . Se näyttää näin ollen tärkeää kehittää uutta materiaalia, jota voidaan käyttää sekä p- tyypin ja n- tyypin tällä lämpötila-alueella. Teollisesti on todellakin helpompaa käyttää samantyyppistä materiaalia kahdessa haarassa (ja tämä mahdollistaisi myös erittäin myrkyllisen telluurin poistamisen).

Korkeat lämpötilat

Seokset pii-germanium on hyvä lämpömittarilla ominaisuudet korkeissa lämpötiloissa (yli 1000 K ), ja niitä käytetään erityisesti sähköntuotannon spatiaalitasossa. Erityisesti tämän tyyppisiä seoksia käytetään Voyager-anturin virtalähteeseen.

Lämpösähköisten materiaalien optimointi

Ilmentymisen hyvyysluku ZT = (S 2 T) / (ρλ) yksinään summaa vaikea optimoida liikenteen ominaisuuksia lämpömittarilla materiaalista. Intuitiivisesti tuntuu vaikealta, että materiaalilla on samanaikaisesti hyvä sähkönjohtavuus ja heikko lämmönjohtavuus, mikä on ominaista eristimille. Ihannetapauksessa hyvällä lämpösähköisellä materiaalilla tulisi siten olla sekä metallin sähkönjohtavuus että lasin lämmönjohtavuus !

Osoittajan hyvyysluku ZT, S 2 σ (σ on sähkönjohtavuus , käänteistä sähköinen resistiivisyys : σ = 1 / ρ) kutsutaan tehokerroin. Lämpösähköisellä sähköntuotannolla hyötyteho on sitä suurempi, mitä suurempi tehokerroin. Seebeck-kerroin ja sähkönjohtavuus eivät ole toisistaan riippumattomia, ja ne vaihtelevat päinvastoin varauksen kantajien pitoisuuden (elektronien tai reikien pitoisuus, katso puolijohde ) mukaan: paras lämpösähköteho saavutetaan materiaaleissa, joiden pitoisuus on pieni kantajia, kun taas parhaat sähkönjohtavuus saadaan materiaaleista, joissa on suuri kantoaineiden pitoisuus. Kompromissin vuoksi parhaat lämpösähköiset materiaalit kuuluvat siis puolijohteiden luokkaan .

Toinen tärkeä tekijä ansiotuloksen ZT ilmaisussa (tehotekijän lisäksi) on lämmönjohtavuus : materiaalilla on optimaaliset lämpösähköiset ominaisuudet matalaa lämmönjohtavuutta varten. Todellakin, intuitiivisesti, hyvä lämmönjohtavuus pyrkii vastustamaan lämpögradientin muodostumista : lämpö kulkisi materiaalin läpi ilman vastusta. Materiaalien optimointi edellyttää siis pyrkimystä vähentää lämmönjohtavuutta heikentämättä sähkönjohtavuutta. Ainoastaan verkon tärinän (katso lämmönjohtavuus ) osuutta on siis vähennettävä, ei varauksen kantajien ( elektronien tai reikien ) aiheuttamaa osuutta .

Tutkimuspolut

Olemme havainneet edellisessä kappaleessa, että parhaimmilla lämpösähköisissä muuntolaitteissa tällä hetkellä käytetyillä materiaaleilla on ansaintakertoimet ZT lähellä arvoa 1. Tämä arvo ei mahdollista sellaisten muuntotehokkuuksien saamista, jotka tekevät näistä järjestelmistä kannattavia. . Tarvitaan esimerkiksi materiaaleja, joille ZT = 3, jotta voidaan kehittää kilpailukykyinen kotimainen jääkaappi. Sähköntuotantojärjestelmissä (joita voitaisiin käyttää esimerkiksi henkilöautojen tai kuorma-autojen pakokaasuissa tai mikroprosessoreissa ) järjestelmien kannattavuuden parantaminen mahdollistaisi kaksi keinoa: merkittävä niiden tehokkuuden kasvu (esimerkiksi ZT> 2), tai kustannusten aleneminen. Tämän kappaleen tarkoituksena on esitellä tyhjentävällä tavalla joitain tällä hetkellä noudatettuja tutkimuspolkuja sekä teollisuus- että julkisissa laboratorioissa.

Rakenteiden matala ulottuvuus

Kutsumme matalaulotteiseksi rakenteeksi sellaisen materiaalin muotoilua, jolle yksi tai useampi ulottuvuus on hyvin pieni muihin verrattuna. Tämä koskee esimerkiksi ohuita kalvoja mikroelektroniikassa (2D-rakenne), nanolangoissa (1D-rakenne) tai nanojauheissa (0D-rakenne) toisin kuin kiinteä materiaali, jolla on 3 ulottuvuutta. Näillä rakenteilla on yleensä melko erilaiset ominaisuudet kuin saman koostumuksen kiinteällä materiaalilla.

Lämpösähköllä tutkimuksen tavoite on kaksi: pyrkiä parantamaan muuntotehokkuutta käyttämällä pienimittaisia rakenteita hyödyntäen samalla mikroelektroniikassa käytettyjä massatuotantojärjestelmiä . Pienikokoisten rakenteiden tutkimuksesta on tullut erittäin tärkeä, koska termodynaaminen asiantuntija Hubert Juillet keksitsi johtavan ketjun vuonna 1978 ja että teoreettisesti oli ennustettu merkittäviä parannuksia ZT-ansioiden luvussa ja havaittu kokeellisesti vuonna 1992.

Kaksi tärkeintä havaitut vaikutukset ovat vahva diffuusio on hilavärähtelyt , että vilja rajoja (rajat eri rakeiden materiaalin muodostavien) indusoidaan lasku lämmönjohtavuus hilan, ja synnytyksen vaikutukset ( kvantti- tyyppi ilmiö ) ja kantajia maksun jotka muuttavat voimakkaasti sähköliikenteen ominaisuuksia ( sähkönjohtavuus ja Seebeck-kerroin ). Näin ollen laboratoriossa on havaittu ohutkalvorakenteissa erittäin korkeita arvolukuja ZT, luokkaa 2,5 huoneenlämpötilassa. Tällä hetkellä nämä rakenteet ovat pääasiallisesti tarkoitettu sovelluksiin alhaisissa tai kohtalaisissa lämpötiloissa (<150 200 ° C ). Yksi suurimmista vaikeuksista on itse asiassa saada aikaan lämpösähköisiä ohutkalvoja, joiden ominaisuudet eivät huonone lämpötilan mukana.

Uusien materiaalien tunnistaminen ja optimointi

Periaatteet

Hyvän muuntotehokkuuden saavuttamiseksi materiaalien on oltava pienin mahdollinen lämmönjohtavuus ja korkein mahdollinen sähkönjohtavuus . Niiden tulisi siksi ideaalisesti johtaa sähkövirtaa kuin metalli ja lämmittää kuin lasi .

Erilaiset ominaisuudet voivat sallia lämmönjohtavuus on kide (metalleilla on kiteinen rakenne ) lähestyä on lasi (lasit ovat amorfinen ). Nämä ovat pääasiassa:

Monimutkainen kiderakenne . Suurin osa lämmöstä kulkeutuu akustisilla fononimoodeilla . Materiaalilla, jolla on N atomia solua kohden , on kuitenkin 3 akustista tilaa ja 3 (N-1) optista moodia, joten kiinnostuksen kohteena ovat monimutkaiset rakenteet, joissa N on suuri ja suurin osa fononimoodeista ovat optisia moodeja, jotka kuljettavat vähän lämpöä.
Ja hiili sitoutuu heikosti loput kidehilan (esim., Pienempi atomien suuri häkki), tai kantoja, joita ei ole määritelty (alanimikkeet noin samaan kohtaan, amplitudit suuria värähtelyjä). Nämä atomit indusoivat suuren häiriön, joka vaikuttaa fononien diffuusioon ja siten lämmönjohtavuuden laskuun . Toisaalta, koska häiriö ei juurikaan osallistu sähkönjohtavuuteen , häiriö ei aiheuta tämän johtavuuden liian suurta heikkenemistä.

Erityisesti tutkittuja lupaavia materiaaleja

Tällä hetkellä näiden suositusten mukaan tutkitaan erityisesti kolmea luokkaa materiaaleja (monimutkainen rakenne ja heikosti sitoutuneet atomit). Nuo ovat :

semi-Heusler- tyyppiset yhdisteet, yleiskaava XYZ, jossa siirtymämetallien X ja Y ja Z metalloidi tai metalli, esimerkiksi ZrNiSn ( zirkonium , nikkeli , tina ). Näillä yhdisteillä on erittäin suuret tehokertoimet S 2 σ, sekä p- että n-tyypissä. Yksi heidän mielenkiintoisimmista piirteistään on mahdollisuus dopingiin kussakin kolmesta kohdasta, mikä taipumus edelleen muuttaa verkon tärinää. Niiden lämmönjohtavuus on kuitenkin liian korkea, ja vuonna 2001 saadut parhaat ZT-ansiokertoimet ovat luokkaa 0,7 - 700-800 K ;
toinen yhdisteiden perhe, jolla on hyvin suuri määrä rakenteellisia lajikkeita, on klatraattien perhe . Näillä yhdisteillä on suhteellisen avoin rakenne, joka koostuu vuoden 2003 tutkituimmista yhdisteistä Si ( pii ), GaGe ( gallium - germanium ) tai GaSn (gallium-tina) verkostosta, joka muodostaa suuria häkkejä, joihin voidaan sijoittaa raskaita atomeja ( (erityisesti harvinaiset maametallit tai alkalimetallit ). Niiden lämmönjohtavuus on samanlainen kuin lasilla (häkkiin asetettu atomi hajauttaa voimakkaasti foneja), kun taas elektroniset ominaisuudet, jotka ovat pääasiassa verkon toimintoja, ovat hyvät. Parhaat saavutetut tekijät lähestyvät ykseyttä noin 800 K: ssa ;
kolmas perhe, jota on tutkittu paljon 2000-luvun alussa, on skutterudilaisten perhe . Näillä yhdisteillä on kuutiomainen rakenne, jonka muodostaa MX 3 -tyyppinen verkko (jossa M on siirtymämetalli ja X: arseeni , fosfori tai antimoni ), ja verkon keskellä on suuri häkki, johon voidaan sijoittaa raskaita atomeja (erityisen harvinainen) maapallot ). Näillä yhdisteillä on erittäin korkeat Seebeck-kertoimet sekä hyvä sähkönjohtavuus , mutta niiden lämmönjohtavuus on edelleen liian korkea. Parhaat luvut ansioita saadut lähellä 1,4 noin 800 K .

Mahdolliset sovellukset

Lämpösähköisten materiaalien nykyiset ja mahdolliset sovellukset hyödyntävät Thomson-vaikutuksen kahta näkökohtaa:

Yhtäältä lämmön virtauksen muodostuminen, toisin kuin lämpö diffuusio , kun lämpögradientille altistettu materiaali kulkee virralla, mahdollistaa lämpösähköisten jäähdytyssovellusten suunnittelun . Tämä vaihtoehtoinen ratkaisu perinteiselle jäähdytykselle käyttämällä puristus-laajennussykliä ei vaadi liikkuvia osia, mikä lisää luotettavuutta, tärinän ja melun puuttumista.

Nämä ominaisuudet ovat olennaisia sovelluksissa, joissa lämpötilaa on säädettävä erittäin tarkasti ja luotettavasti, esimerkiksi astioissa, joita käytetään siirrettävien elinten kuljettamiseen, tai sovelluksissa, joissa tärinä muodostaa estämättömän esteen, esimerkiksi laserohjausjärjestelmät. tai integroituja piirejä . Lisäksi mahdollisuus luoda lämpövirta sähkövirrasta suoraan tekee tarpeettomaksi käyttää freonityyppisiä kaasuja , jotka vaikuttavat otsonikerroksen hajoamiseen .

Vuodesta 2000 lähtien kannettavien jäähdyttimien lämpösähköisellä jäähdytyksellä on ollut merkittävät markkinat 12 voltin sähkövirran kytkemiseksi (autot).

Toisaalta, mahdollisuus muuttaa lämmön virtaus sähkövirtaa voidaan tarkastella sähkön sovellusten lämpömittarilla vaikutus, mukaan lukien jätteet lämmön lähteistä, kuten pakoputket ja autojen (voitto 5%: sta 10% polttoaineen odotettavissa rajoittamalla käyttää ja generaattori ), polttolaitoksen pinot, ydinvoimalan jäähdytyspiirit , jne. Lämpösähköiset järjestelmät muodostaisivat tällöin "puhtaita" varavoimalähteitä, koska olemassa olevia käyttämättömiä lämmönlähteitä käyttämällä.

Lisäksi järjestelmien erittäin korkea luotettavuus ja kestävyys (liikkuvien osien puuttuessa) on johtanut niiden käyttöön avaruusantureiden virransyötössä . Tämä pätee erityisesti vuonna 1977 lanseerattuun Voyager-koettimeen , jossa PuO 2: n ( lämmönlähteenä käytettävän plutoniumin halkeamiskelpoinen 238-isotooppi ) ja ulkoisen ympäristön välille muodostettu lämpövirta kulkee lämpösähköisen muunnosjärjestelmän läpi. ( pii ja germaniumseos ), jolloin anturi voidaan syöttää sähköllä (liian kaukana auringosta liikkuvia avaruuskoettimia ei voida enää käyttää aurinkopaneeleilla , aurinkovirta on liian matala).

Lämpösähköistä vaikutusta käyttävillä muuntamisjärjestelmillä on kuitenkin alhainen hyötysuhde, mikä tällä hetkellä rajoittaa termopoleja muutamaan sovellukseen, joissa luotettavuus ja kestävyys ovat tärkeämpiä kuin kustannukset ja tehokkuus. Lämpösähkögeneraattoreita käytetään kannettavien laitteiden, kuten mobiiliparistojen, lataamiseen sähkökatkoksen yhteydessä.

Katso myös

Bibliografia

R. Balian , Mikrofysiikasta makrofysiikkaan: Tilastollisen fysiikan menetelmät ja sovellukset. Osa I , Springer ,2007, 465 Sivumäärä ( ISBN 978-3-540-45469-4 , lue verkossa )
(en) HJ Goldsmid , Johdatus lämpösähköön , Springer ,2010, 701 Sivumäärä ( ISBN 978-0-8493-0146-9 )
(en) DM Rowe , CRC Thermoelectricsin käsikirja , CRC Press ,1995, 701 Sivumäärä ( ISBN 978-0-8493-0146-9 )
(en) G. Mahan , B. Sales ja J. Sharp , ” Lämpösähköiset materiaalit: uusia lähestymistapoja vanhaan ongelmaan ” , Physics Today , voi. 50,1997, s. 42

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Pyroelektrisyys

Ulkoiset linkit

(en) Kansainvälinen lämpösähköyritys
Antoine Georgesin lämpösähkökurssi Collège de Francessa (katso kohta Kurssit ja seminaarit )
[video] Kuinka saada lämpöenergiaa Peltier-moduulilla? kirjoittanut Chaillot Barnabé

Huomautuksia ja viitteitä

(en) CB Vining , " Viisitoista vuotta edistymistä ja tulevia asioita " , 5. eurooppalainen lämpöelektroniikan konferenssi , Odessa,2007( lue verkossa [PDF] )
(De) Th. J. Seebeck , " Magnetische Polarization der Metalle und Erze durch Temperatur-Differenz " , Abhandlungen der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin , Verlag von Wilhelm Engelman,1895( lue verkossa [PDF] )
Jean-Charles Peltier , " Uusia kokeita sähkövirtojen kaloriarvosta ", Annales de chimie et de physique , voi. 56,1834, s. 371-386 ( lue verkossa )
(De) Heinrich Lenz , " Ueber die Bestimmung der Richtung durch elektodyanamische Vertheilung erregten galvanischen Ströme " , Annalen der Physik und Chemie , voi. 31,1834, s. 483 ( lue verkossa )
(in) DD Allred , Short race is Thermoelectrics: Katsaus Thermoelectricsiin , International Thermoelectric Society199
(in) William Thomson , " On the Dynaaminen teoria lämmönsiirron " , liiketoimet Royal Society of Edinburgh: Geotieteet , vol. 3,1851, s. 91-98
(de) E. Altenkirch , " ... " , Physikalische Zeitschrift , voi. 10,1834, s. 560–580
(in) MV Vedernikov ja EK Iordanishvili , " AF Ioffe ja modernin puolijohteisen lämpösähköisen energian muunnoksen alkuperä " , Proceedings ICT 98, XVII International Conference on Thermoelectrics ,1998
System langaton electrocardiography , patentti nro WO2004002301A2 8. tammikuuta, 2004 Google Patents (näytetty 1 st päivänä heinäkuuta 2017).
Asennus sydämen potilaiden seurannasta 24. maaliskuuta 1982 Google Patents (näytetty 1 st heinäkuu 2017).
(sisään) LD Hicks ja MS Dresselhaus , " Kvantti- kaivorakenteiden vaikutus lämpöelektriseen ansioihin " , Physical Review B , Voi. 47,1993, s. 12727-12731.
Katso INPI- tai WIPO-tietokanta.
R. Balian , " Johdatus tasapainottomaan termodynamiikkaan ", CEA / institut de Physique Théorique ,2003( lue verkossa )
N. Pottier , Statistinen fysiikka ulos tasapaino: lineaarinen peruuttamattomia prosesseja , Les Ulis / Pariisi, EDP Sciences / CNRS Éditions ,2007, 524 Sivumäärä ( ISBN 978-2-86883-934-3 )
(in) WM Yim ja A. Amith , " Bi-Sb-seokset magneettitermosähköiseen ja termomagneettiseen jäähdytykseen " , Solid-State Electronics , voi. 15, n ° 10,1972, s. 1141-1144.
(in) O. Yamashita ja S. Tomiyoshi , " Effect of hehkutus on vismutti Telluride lämpömittarilla yhdisteiden ominaisuuksia " , japanilainen Journal of Applied Physics , voi. 42, n o 1,2003, s. 492
(en) HJ Goldsmid , lämpösähköinen jäähdytys , Springer ,1964, 240 Sivumäärä ( ISBN 978-1-4899-5725-2 )
(in) H. Dughaish , " Lead telluridi kuten lämpösähköinen materiaali lämpösähköinen sähköntuotannon " , Physica B , Voi. 322, n luu 1-2,2002, s. 205-223
(in) JW Sharp , " Ge-Te-pohjaisten lämpösähköisten materiaalien joitain ominaisuuksia " , 22. kansainvälinen lämpöelektroniikan konferenssi , La Grande Motte, Ranska,2003, s. 267
Kansainvälinen Tellurium-turvakortti .
(in) B. Abeles , DS Beers , GD Cody ja JP Dismukes , " lämmönjohtavuus Ge-Si seokset korkeissa lämpötiloissa " , Physical Review , vol. 125, n o 1,1962, s. 44-46.
(in) O. Yamashita ja N. Sadatomi , " Peltier ominaisuudet Si1-xGex (x <0,10) metallisella Suotautumat ja doping " , Journal of Applied Physics , voi. 88, n o 1,2000, s. 245-252.
(en) GA Slack , CRC-käsikirja termosähköiselle jäähdytykselle: Uudet materiaalit ja suorituskyvyn raja lämpösähköiselle jäähdytykselle , Boca Raton / New York / Lontoo jne., CRC Press ,1995, 407-440 Sivumäärä ( ISBN 0-8493-0146-7 )
(sisään) R. Venkatasubramanian , E. Siivola , T. Colpitts ja B. O'Quinn , " Ohutkalvoiset lämpösähköiset laitteet, joilla on korkeat huonelämpötilalukemat " , Nature , voi. 413,2001, s. 597-602
(en) GA Slack , " Ei-metallisten kiteiden lämmönjohtavuus " , kiinteän tilan fysiikka , voi. 34,1979, s. 1-71
(in) Qiang Shen , L. Zhang , Lidong Chen ja Toshio Hirai , " Peltier ominaisuudet Heusler yhdisteet ZrNiSn perustuu puoli kiinteän tilan reaktiolla menetelmä " , Journal of Materials Science Letters , voi. 20,2001, s. 2197-2199.
(sisään) P. Rogl ja muut. , " Structural Chemistry, Constitution and Properties of Clathrates " , 22. kansainvälinen lämpöelektroniikan konferenssi , La Grand Motte, Ranska,2003
(in) H. Anno , Mr. Hokazono , Kawamura ja K. Matsubara , " Ba8GaxGe46-x clathrate yhdisteiden lämpösähköiset ominaisuudet " , 21. konferenssi lämpöelektroniikasta , Long Beach (CA) USA,2002, s. 77.
(De) IZ Oftedal , " Die Kristallstruktur von skutterudit und speiskobalt chloanthit " , Zeitschrift für Kristallographie , voi. 66,1928, s. 517.
(sisään) W. Jeitschko ja DJ Braun , " LaFe4P12 täynnä CoAs-rakennetyyppiä ja isotyyppistä LnxMyPz: tä " , Acta Crystallographica , voi. 33,1977, s. 3401
(en) XF Tang ja muut. , " N-tyypin BayNixCo4-xSb12 korkean lämpötilan lämpösähköiset ominaisuudet " , Journal of Materials Research , voi. 16, n ° 12,2001, s. 3343-3346.
(in) XF Tang , L. Chen , T. Goto ja T. Hirai , " n-tyypin BayNixCo4-xSb12 korkean lämpötilan lämpösähköiset ominaisuudet " , Journal of Materials Research , Voi. 16, n ° 3,2001, s. 837-843.
(vuonna) K. Matsubara , " Tehokkaan lämpösähköisen pinon kehittäminen ajoneuvojen hukkalämmön talteenottoa varten " , 21. kansainvälinen lämpöelektroniikan konferenssi , Long Beach (CA) USA,2002, s. 418
" Uusiutuvien energialähteiden luettelo: lämpösähköinen energia " (käytetty 21. joulukuuta 2016 )