文档介绍：天津大学
硕士学位论文
微型温差电池及相关性能测试系统的设计及制造技术研究
姓名:王妍军
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:王为
20070101
中文摘要关键词:微型温差电池结构设计制备工艺性能测试相关软件。该系统可以实现温差及输出功率的在线测量,并以温差一功率输出温差电池在低品质热能利用方面有着独特的优势,更由于其本身是一种绿色能源,近年越来越引起了人们极大的兴趣。电化学沉积方法在制备温差电材料方面具有显著的成本优势,为此作者基于电化学沉积技术,开展微型温差电池的结构设计及相关制备技术研究。在此基础上,自行设计并研究出了薄膜温差电材料性能测试系统以及微型温差电池性能测试系统。论文设计了两种集成化微型温差电池的结构,并进行了相关制备工艺设计,旨在提供更大的输出电压及建立高且稳定的温差。两套方案均由单层电池通过粘接剂粘接固化的方法实现集成化。为了实现单层电池层间的串联,发明了散斑条形导电层,配合左右极耳不同位置的设计,成功地实现了集成化微温差电池的串并联问题。这种结构设计大大地简化了集成化微温差电池的制备工艺。对微型温差电池的制备工艺进行了研究,确定出如下制备工艺流程:以氧化铝陶瓷片作为制造单层温差电池的基体,基体上经过化学镀铜再电镀铜加厚,⑶肁褐票窹型温差电材料单体微区,用脉冲电镀方法沉积臀虏畹绮牧.。辖穑儆肁褐票窷型温差电材料单体微区,用控电位方法沉积臀虏畹绮牧螧畒0瓷鲜工艺流程制备出的单层温差电池在奈虏钕碌氖涑龅缪刮自行设计并制造出了基于动态温差测量技术的微温差电池功率测试系统及曲线、负载一功率输出曲线、温差一最大输出功率曲线的形式给出测试数据。该测试系统热电偶误差极限为ィ露茸;,电压信号分辨率为±,电流分辨率为β始斐鱿尬。自行设计并制造了薄膜温差电材料的塞贝克系数测试系统及相关软件。该系统可以实现薄膜温差材料的塞贝克电动势、温差、塞贝克系数的在线测量,并以图形化的界面形式,实时显示塞贝克电动势一温差曲线及冷、热端温度,温差变化曲线等,还可同时给出相关系数、回归精度等重要信息。该测试系统测试热电偶误差极限为ィ缪剐藕挪杉ǘ任!纋,温度转换精度为℃,在测试温度范围内小于%,塞贝克电势与温差线性相关系数大于,线性回归精度为..,测试系统误差小于%。
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学位论文作者虢嘶签字眺岬年/月穸同签字日期:月彳日签字日期矽年『月刁日之烀≯多何学位论文版权使用授权书独创性声明或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤鲞盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解鑫壅苤鲎特授权叁鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中有关保留、‘使用学位论文的规定。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。作了明确的说明并表示了谢意。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得学位论文作者签名:导师签名:‘二..——、’
蓼邋渺——增第一章绪论前言攴⑾植⒔德国科学家托马斯·约翰·塞贝克一在年发现了温差电现象:在两种不同金属嗪屯构成的回路中,如果两个接头处存在温度差,其周围就会出现磁场,塞贝克确实已经发现了热电效应,但他却做出了错误的解释:导线周围产生磁场的原因,是温度梯度导致金属在一定方向上被磁化,而非形成了电流。图塞贝克实验年,法国的帕尔帖⑾至肆硪桓鲇肴纯诵вο喙氐南窒螅当电流流过两种不同金属时,接头附近的温度会发生变化。,其效应很显著。帕尔帖也收集了少量的半导体材料,都因温差电动势数值太小,无实用价值。因此,帕尔帖效应发现后的一百多年里,这个效应一直无法得到应用。年,俄国物理学家愣次又发现,电流的方向决定了吸收还是产生热量,发热评量的多少与电流的大小成正比。随着热力学的发展,威廉·汤姆逊了塞贝克效应与帕尔帖效应的关系,并预言了第三种温差电现象,他认为在绝对零度时,帕尔帖系数与塞贝克系数之间存在简单的倍数关系。在此基础上,他又从理论上预言了一种新的温差电效应,即当电流在温度不均匀的导体中流过时,导体除产生不可逆的焦耳热之外,还要吸收或放出一定的热量莆L姆孙热;蛘叻垂矗币桓鹗舭舻牧蕉宋露炔煌保鹗舭袅蕉嘶嵝纬傻势差。这一现象后叫汤姆逊效应E炼в塞贝克效应吞滥费沸в侨鹊缱;徊牧·
瓦搿鞫温差电现象发现后将近一个世纪,并未得到实际应用,原因是金属的温差世纪年代,随着固体物