Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ứng dụng của các Hiệu ứng Nhiệt điện Ngang
Tóm tắt
Hầu hết các ứng dụng nhiệt điện đều sử dụng các hiệu ứng Seebeck và Peltier theo chiều dọc. Tuy nhiên, có thể tạo ra các hiệu ứng nhiệt điện mà trong đó dòng điện và dòng nhiệt vuông góc với nhau. Điều này mang lại một số lợi thế thực tiễn; ví dụ, nó cho phép hiện thực hóa tủ lạnh nhiều tầng vô hạn bằng cách sử dụng một mảnh vật liệu duy nhất. Những lợi ích của việc tách biệt các hướng của dòng điện và dòng nhiệt đã được chứng minh một cách thuyết phục ở nhiệt độ thấp bằng cách sử dụng các hiệu ứng nhiệt từ ngang, nhưng ở nhiệt độ thông thường, các hiệu ứng nhiệt điện ngang lại thu hút nhiều sự quan tâm hơn. Những hiệu ứng này có thể được tìm thấy trong bất kỳ vật liệu nào mà hệ số Seebeck có tính dị hướng. Tuy nhiên, để chúng có giá trị thực tiễn, một hệ số Seebeck lớn và có tính dị hướng mạnh mẽ phải kết hợp với tỷ lệ dẫn điện trên dẫn nhiệt cao. Không có chất đồng nhất nào được biết đến mà có sự kết hợp các thuộc tính này. Ngược lại, có thể thu được các tham số cần thiết trong một vật liệu tổng hợp gồm hai pha. Hai thành phần A và B nên tạo thành một cặp với chỉ số phẩm chất thông thường lớn Z
AB. Giá trị tối ưu cho chỉ số phẩm chất ngang Z
ϕ
chỉ có thể tiếp cận Z
AB khi hai thành phần có độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt rất khác nhau. Các nghiên cứu khác nhau đã sử dụng sự kết hợp giữa bán dẫn–kim loại hoặc bán dẫn–bán kim loại trong nỗ lực để đáp ứng những yêu cầu này. Cũng đã có ý kiến đề xuất rằng sự kết hợp cần thiết về các thuộc tính có thể đạt được bằng cách làm cho một trong các thành phần trở nên xốp. Công trình đã được thực hiện về các thermoelement ngang tổng hợp sẽ được xem xét, và triển vọng cho các thiết bị thực tiễn sẽ được thảo luận.
Từ khóa
#Nhiệt điện ngang #hiệu ứng Seebeck #hiệu ứng Peltier #hệ số Seebeck #chỉ số phẩm chất #vật liệu tổng hợpTài liệu tham khảo
A.A. Snarskii and L.P. Bulat, Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano, ed. D.M. Rowe (Boca Raton: CRC, 2006), p. 45-1.
B.J. O’Brien and C.S. Wallace, J. Appl. Phys. 29, 1010 (1958).
W.M. Yim and A. Amith, Solid State Electron. 15, 1141 (1972).
R.B. Horst and L.R. Williams, Proceedings of Third International Conference on Thermoelectric Energy Conversion, Arlington, Texas (New York: IEEE, 1980), p. 183.
V.P. Babin, T.S. Gudkin, Z.M. Dashevskii, L.D. Dudkin, E.K. Iordanishvili, V.I. Kaidanov, N.V. Kolomoets, O.M. Narva, and L.S. Stil’bans, Sov. Phys. Semicond. 8, 478 (1974).
L.I. Anatychuk, Thermoelectric Power Convertors (Kiev: Institute of Thermoelectricity, 2005), pp. 168–172.
H.J. Goldsmid, Electronic Refrigeration (London: Pion, 1986), p. 185.
S.L. Korylyuk, I.M. Pilat, A.G. Samoilovich, V.N. Slipchenko, A.A. Snarskii, and E.F. Tsar’kov, Sov. Phys. Semicond. 7, 502 (1973).
T.S. Gudkin, E.K. Iordanishvili, and E.E. Fiskind, Sov. Phys. Tech. Phys. Lett. 4, 844 (1978).
T. Zahner, R. Forg, and H. Lengfellner, Appl. Phys. Lett. 73, 1364 (1998).
W.M. Huber, S.T. Li, A. Ritzer, D. Bauerle, H. Lengfellner, and W. Prettl, Appl. Phys. A 64, 487 (1990).
K. Fischer, C. Stoiber, A. Kyarad, and H. Lengfellner, Appl. Phys. A 78, 323 (2004).
A. Kyarad and H. Lengfellner, Appl. Phys. Lett. 89, 192103 (2006).
T. Kanno, S. Yotsuhashi, A. Sakai, K. Takahashi, and H. Adachi, Appl. Phys. Lett. 94, 061917-1 (2009).
T. He, J.J. Krajewski, and M.A. Subramanian, U.S. patent 7371960 B2 (2008).
H.J. Goldsmid, Phys. Status Solidi 205, 2966 (2008).
T. Durst, L.B. Harris, and H.J. Goldsmid, Sol. Energy 31, 421 (1983).
H.J. Goldsmid, Materials 2, 903 (2009).
H.J. Goldsmid, Introduction to Thermoelectricity (Heidelberg: Springer, 2010), p. 201.