熱電材料性能測試系統(tǒng)簡介

日本Advance riko Inc.50多年來專業(yè)從事“熱”相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研究開發(fā)。其ZEM系列可實(shí)現(xiàn)塞貝克系數(shù)和電阻測試，TC系列可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱電材料熱導(dǎo)率、熱擴(kuò)散系數(shù)等參數(shù)的測試等。

塞貝克系數(shù)/電阻測量系統(tǒng)（ZEM-3/ZEM-5）可實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬或半導(dǎo)體材料的熱電性能的評(píng)估，可同時(shí)測量材料的塞貝克系數(shù)和電阻。該設(shè)備采用溫度精確控制的紅外金面加熱爐和控制溫差的微型加熱器，因此能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中的無污染精確控溫。同時(shí)，設(shè)備全自動(dòng)電腦控制，允許自動(dòng)測量消除背底電動(dòng)勢，擁有歐姆接觸自動(dòng)檢測功能。除ZEM標(biāo)準(zhǔn)配置外，還可根據(jù)用戶不同需求定制高阻型，增加薄膜測量選件、低溫選件等。

熱電轉(zhuǎn)換效率是指熱能和電能之間相互轉(zhuǎn)換的程度，通常采用提高熱電組件兩端的有效溫度梯度來提高熱電組件的轉(zhuǎn)換效率。熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM通過對(duì)熱電材料模塊提供最大溫差500℃，可以得到一維熱流量Q和最大發(fā)電功率P，從而有效測定熱電轉(zhuǎn)換效率η。

測量數(shù)值：熱電轉(zhuǎn)換效率，發(fā)電量，熱流量

測試方法：一維熱流輸入法

氣氛：惰性氣體

小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)Mini-PEM可測量熱電材料的產(chǎn)生的電量及熱電轉(zhuǎn)換效率η。熱電轉(zhuǎn)換效率η可以通過產(chǎn)生的電量和熱流來獲得（電量是通過四探針法獲得；熱流是通過熱流計(jì)獲得）。

測量數(shù)值：熱電轉(zhuǎn)換效率，發(fā)電量，熱流量

在高溫面的可控溫度范圍：50-500℃

氣氛：真空

熱電材料性能評(píng)估系統(tǒng)F-PEM可以在大氣環(huán)境下，對(duì)負(fù)荷溫差的熱電材料產(chǎn)生的發(fā)電量和熱流量進(jìn)行測量，熱電轉(zhuǎn)換效率可以通過最大發(fā)電量和熱流量計(jì)算出。該系統(tǒng)可以長時(shí)間運(yùn)行熱循環(huán)測試，用于熱電新材料的開發(fā)，以及商用組件在負(fù)載和溫度下的耐久性測試。

測量數(shù)值：熱電轉(zhuǎn)換效率，發(fā)電量，熱流量

溫度范圍：室溫到600℃（加熱部分）

氣氛：空氣

激光閃光法熱常數(shù)測量系統(tǒng)（TC-1200RH）使用紅外金面爐替代傳統(tǒng)電阻爐加熱，極大地縮短了測量時(shí)間?？蓱?yīng)用于熱電材料的研究與開發(fā)，及材料的熱物理性能評(píng)價(jià)。

測量數(shù)值：熱擴(kuò)散系數(shù)，比熱容

樣品尺寸：φ10mm×1mm～3mm（厚度）測量方向：厚度方向

溫度范圍：室溫至1150℃（最高1200℃）

氣氛：真空（*不高于150℃時(shí)，可在大氣下測量）

納米薄膜熱導(dǎo)率測試系統(tǒng)TCN-2ω" style="float: right;" src="a6efce1b9d16fdfaaf51fb81dac69b5494eef01fcd01" data-layout="right" width="500" height="400" owner="qd_China">納米薄膜熱導(dǎo)率測試系統(tǒng)是一款使用2ω方法測量納米薄膜厚度方向熱導(dǎo)率的商用系統(tǒng)，可以在納米尺度衡量薄膜的熱導(dǎo)率。與其他方法相比，樣品制備和測量極為簡單。

測試溫度：室溫

基體材料：Si（推薦）

Ge，Al₂O₃（高熱導(dǎo)率）

樣品制備：樣品薄膜上需沉積金屬薄膜（100nm）

（推薦：金）

薄膜熱導(dǎo)率測量范圍：0.1～10W/mK

測試氛圍：大氣2100433B

材料性能測試技術(shù)是發(fā)展材料科學(xué)的主要支柱。為了保證材料性能在建筑物中得到充分發(fā)揮，以及進(jìn)一步提高性能，材料性能測試技術(shù)，特別是新技術(shù)，包括對(duì)材料的微觀、亞微觀、宏觀的物理、化學(xué)、力學(xué)性能和行為的測試技術(shù)，是十分重要的。非破損測試技術(shù)正在不斷更新，它在生產(chǎn)控制和快速試驗(yàn)等方面，具有突出的優(yōu)點(diǎn)。因此必須及早采用。此外，對(duì)于材料標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作也應(yīng)給予足夠的重視。

鍋爐加供熱汽輪機(jī)由于煤燃燒形成的高溫?zé)煔獠荒苤苯幼龉?，需要?jīng)鍋爐將熱量傳給蒸汽，由高溫高壓蒸汽帶動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，做功后的低品位的汽輪機(jī)抽汽或背壓排汽用于供熱。鍋爐加供熱機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)于以煤為燃料。這也是我國的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)普遍采用的形式。這種系統(tǒng)的技術(shù)已非常成熟，主要設(shè)備也早已國產(chǎn)化。由于這種系統(tǒng)占地大，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力差，發(fā)電效率低，一般在煤改氣的熱電聯(lián)產(chǎn)中得以應(yīng)用，新建燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)很少采用這種形式。 燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)分為單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)兩種形式。單循環(huán)的工作原理是：空氣經(jīng)壓氣機(jī)與燃?xì)庠谌紵胰紵鬁囟冗_(dá)1000℃以上、壓力在1－1.6MPa的范圍內(nèi)而進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)推動(dòng)葉輪，將燃料的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從燃?xì)廨啓C(jī)排出的煙氣溫度一般為450℃～600℃，通過余熱鍋爐將熱量回收用于供熱。大型的燃?xì)廨啓C(jī)效率可達(dá)30%以上，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于50%時(shí)，熱效率下降顯著?？紤]到熱和電兩種輸出的總效率一般能夠保持在80%以上。燃?xì)廨啓C(jī)組啟停調(diào)節(jié)靈活，因而對(duì)于變動(dòng)幅度較大的負(fù)荷較適應(yīng)。工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的生產(chǎn)基本上來自西方國家，如GE、ALSTOM、SIEMENS、SOLAR、ABB等。 上述單循環(huán)中余熱鍋爐可以產(chǎn)生的參數(shù)很高的蒸汽，如果增設(shè)供熱汽輪機(jī)，使余熱鍋爐產(chǎn)生的較高參數(shù)的蒸汽在供熱汽輪機(jī)中繼續(xù)做功發(fā)電，其抽汽或背壓排汽用于供熱，可以形成燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的發(fā)電效率進(jìn)一步得到提高，可達(dá)到50%以上。 內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)規(guī)模較小時(shí)，它的發(fā)電效率明顯比燃?xì)廨啓C(jī)高，一般在30%以上，因而在一些小型的燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)中往往采用這種內(nèi)燃機(jī)形式。但是，由于內(nèi)燃機(jī)的潤滑油和氣缸冷卻放出的熱量溫度較低（一般不超過90℃），而且該熱量份額很大，幾乎與煙氣回收的熱量相當(dāng)，因而這種采暖形式在供熱溫度要求高的情況下受到了限制。內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)廠家有總部這在瑞士的WARTSILA NSD公司、德國的MANB&W公司以及美國的CATERPILLAR公司等。 燃料電池它是把氫和氧反應(yīng)生成水放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。其基本原理相當(dāng)于電解反應(yīng)的逆向反應(yīng)。燃料（H2和CO等）及氧化劑（O2）在電池的陰極和陽極上借助氧化劑作用，電離成離子，由于離子能通過在二電極中間的電介質(zhì)在電極間遷移，在陰電極、陽電極間形成電壓。在電極同外部負(fù)載構(gòu)成回路時(shí)就可向外供電。燃料電池種類不少，根據(jù)使用的電解質(zhì)不同，主要有磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）、固體氧氣物燃料電池（SOFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等。 燃料電池具有無污染、高效率、適用廣、無噪聲和能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。它的發(fā)電效率可達(dá)40%以上，熱電聯(lián)產(chǎn)的效率也達(dá)到80%以上。多數(shù)燃料電池正處于開發(fā)研制中，雖然磷酸燃料電池（PAFC）等技術(shù)成熟并已經(jīng)推向市場，但仍較昂貴。鑒于燃料電池的獨(dú)到優(yōu)點(diǎn)，隨著該項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，必將在未來燃?xì)獠膳袠I(yè)起到越來越重要的作用。從事燃料電池研究和開發(fā)的單位主要有美國的國際燃料電池、聯(lián)信、Plug Power、Analytic Power、Onsi和西屋等公司，加拿大Ballard公司，日本的三菱、松下、三洋、東芝、宣士電機(jī)和富士電機(jī)等公司，德國MTU公司和西門子公司等。我國也有大連化物所等多家單位從事燃料電池的研究。 與熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)有關(guān)的選擇主要有蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的外燃燒式方案和燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃燒式方案。此外，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)馔馊紮C(jī)和燃料電池以及其他新能源技術(shù)的發(fā)展，也賦予了冷熱電聯(lián)產(chǎn)新的內(nèi)涵。