Ang pag-aalok ng napapanatiling pinagmumulan ng kuryente ay isa sa pinakamahalagang hamon sa siglong ito.Ang mga lugar ng pananaliksik sa mga materyales sa pag-aani ng enerhiya ay nagmumula sa motibasyong ito, kabilang ang thermoelectric1, photovoltaic2 at thermophotovoltaics3.Bagama't kulang tayo ng mga materyales at device na may kakayahang mag-harvest ng enerhiya sa hanay ng Joule, ang mga pyroelectric na materyales na maaaring mag-convert ng elektrikal na enerhiya sa pana-panahong pagbabago ng temperatura ay itinuturing na mga sensor4 at energy harvester5,6,7.Dito nakabuo kami ng macroscopic thermal energy harvester sa anyo ng isang multilayer capacitor na gawa sa 42 gramo ng lead scandium tantalate, na gumagawa ng 11.2 J ng elektrikal na enerhiya sa bawat thermodynamic cycle.Ang bawat pyroelectric module ay maaaring makabuo ng electrical energy density hanggang 4.43 J cm-3 bawat cycle.Ipinakita rin namin na ang dalawang naturang module na tumitimbang ng 0.3 g ay sapat na upang patuloy na ma-power ang mga autonomous energy harvester na may naka-embed na microcontroller at temperature sensor.Sa wakas, ipinapakita namin na para sa isang hanay ng temperatura na 10 K, ang mga multilayer capacitor na ito ay maaaring umabot sa 40% na kahusayan ng Carnot.Ang mga katangiang ito ay dahil sa (1) pagbabago ng ferroelectric phase para sa mataas na kahusayan, (2) mababang leakage current upang maiwasan ang mga pagkalugi, at (3) mataas na breakdown na boltahe.Ang mga macroscopic, scalable at mahusay na pyroelectric power harvester na ito ay muling nag-imagine ng thermoelectric power generation.
Kung ikukumpara sa spatial temperature gradient na kinakailangan para sa mga thermoelectric na materyales, ang pag-aani ng enerhiya ng mga thermoelectric na materyales ay nangangailangan ng pag-ikot ng temperatura sa paglipas ng panahon.Nangangahulugan ito ng thermodynamic cycle, na pinakamahusay na inilarawan ng entropy (S) -temperature (T) diagram.Ang Figure 1a ay nagpapakita ng isang tipikal na ST plot ng isang non-linear pyroelectric (NLP) na materyal na nagpapakita ng field-driven na ferroelectric-paraelectric phase transition sa scandium lead tantalate (PST).Ang asul at berdeng mga seksyon ng cycle sa ST diagram ay tumutugma sa na-convert na elektrikal na enerhiya sa Olson cycle (dalawang isothermal at dalawang isopole na seksyon).Dito isinasaalang-alang namin ang dalawang cycle na may parehong pagbabago sa electric field (field on at off) at pagbabago ng temperatura ΔT, kahit na may magkakaibang mga paunang temperatura.Ang berdeng cycle ay hindi matatagpuan sa phase transition region at sa gayon ay may mas maliit na lugar kaysa sa asul na cycle na matatagpuan sa phase transition region.Sa ST diagram, mas malaki ang lugar, mas malaki ang nakolektang enerhiya.Samakatuwid, ang phase transition ay dapat mangolekta ng mas maraming enerhiya.Ang pangangailangan para sa malaking lugar na pagbibisikleta sa NLP ay halos kapareho sa pangangailangan para sa mga electrothermal application9, 10, 11, 12 kung saan ang mga PST multilayer capacitor (MLCs) at PVDF-based na terpolymer ay nagpakita kamakailan ng mahusay na reverse performance.katayuan ng pagpapalamig ng pagganap sa cycle 13,14,15,16.Samakatuwid, natukoy namin ang mga PST MLC na interesado para sa pag-aani ng thermal energy.Ang mga sample na ito ay ganap na inilarawan sa mga pamamaraan at nailalarawan sa mga pandagdag na tala 1 (scanning electron microscopy), 2 (X-ray diffraction) at 3 (calorimetry).
a, Sketch ng isang entropy (S)-temperature (T) plot na may electric field na naka-on at naka-off na inilapat sa mga materyales ng NLP na nagpapakita ng mga phase transition.Ang dalawang siklo ng pagkolekta ng enerhiya ay ipinapakita sa dalawang magkaibang mga zone ng temperatura.Ang mga asul at berdeng cycle ay nangyayari sa loob at labas ng phase transition, ayon sa pagkakabanggit, at nagtatapos sa ibang mga rehiyon ng ibabaw.b, dalawang DE PST MLC unipolar ring, 1 mm ang kapal, na sinusukat sa pagitan ng 0 at 155 kV cm-1 sa 20 °C at 90 °C, ayon sa pagkakabanggit, at ang kaukulang mga Olsen cycle.Ang mga titik na ABCD ay tumutukoy sa iba't ibang estado sa siklo ng Olson.AB: Ang mga MLC ay sinisingil sa 155 kV cm-1 sa 20°C.BC: Ang MLC ay pinananatili sa 155 kV cm-1 at ang temperatura ay itinaas sa 90 °C.CD: Naglalabas ang MLC sa 90°C.DA: Ang MLC ay pinalamig hanggang 20°C sa zero field.Ang asul na lugar ay tumutugma sa input power na kinakailangan upang simulan ang cycle.Ang orange na lugar ay ang enerhiya na nakolekta sa isang cycle.c, tuktok na panel, boltahe (itim) at kasalukuyang (pula) kumpara sa oras, na sinusubaybayan sa parehong cycle ng Olson bilang b.Ang dalawang pagsingit ay kumakatawan sa amplification ng boltahe at kasalukuyang sa mga pangunahing punto sa cycle.Sa ibabang panel, ang dilaw at berdeng mga kurba ay kumakatawan sa kaukulang temperatura at mga kurba ng enerhiya, ayon sa pagkakabanggit, para sa isang 1 mm na kapal ng MLC.Ang enerhiya ay kinakalkula mula sa kasalukuyang at boltahe na mga kurba sa tuktok na panel.Ang negatibong enerhiya ay tumutugma sa nakolektang enerhiya.Ang mga hakbang na naaayon sa malalaking titik sa apat na figure ay kapareho ng sa Olson cycle.Ang cycle AB'CD ay tumutugma sa Stirling cycle (karagdagang tala 7).
kung saan ang E at D ay ang electric field at ang electric displacement field, ayon sa pagkakabanggit.Ang Nd ay maaaring makuha nang hindi direkta mula sa DE circuit (Larawan 1b) o direkta sa pamamagitan ng pagsisimula ng thermodynamic cycle.Ang pinakakapaki-pakinabang na mga pamamaraan ay inilarawan ni Olsen sa kanyang pangunguna sa pagkolekta ng pyroelectric energy noong 1980s17.
Sa fig.Ang 1b ay nagpapakita ng dalawang monopolar DE loops ng 1 mm makapal na mga specimen ng PST-MLC na pinagsama sa 20 °C at 90 °C, ayon sa pagkakabanggit, sa saklaw na 0 hanggang 155 kV cm-1 (600 V).Ang dalawang cycle na ito ay maaaring gamitin upang hindi direktang kalkulahin ang enerhiya na nakolekta ng Olson cycle na ipinapakita sa Figure 1a.Sa katunayan, ang Olsen cycle ay binubuo ng dalawang isofield branch (dito, zero field sa DA branch at 155 kV cm-1 sa BC branch) at dalawang isothermal branch (dito, 20°C at 20°C sa AB branch) .C sa sangay ng CD) Ang enerhiya na nakolekta sa panahon ng cycle ay tumutugma sa orange at asul na mga rehiyon (EdD integral).Ang nakolektang enerhiya Nd ay ang pagkakaiba sa pagitan ng input at output na enerhiya, ibig sabihin, ang orange na lugar lamang sa fig.1b.Ang partikular na Olson cycle na ito ay nagbibigay ng Nd energy density na 1.78 J cm-3.Ang Stirling cycle ay isang alternatibo sa Olson cycle (Karagdagang Tandaan 7).Dahil ang constant charge stage (open circuit) ay mas madaling maabot, ang energy density na nakuha mula sa Fig. 1b (cycle AB'CD) ay umaabot sa 1.25 J cm-3.Ito ay 70% lamang ng kung ano ang maaaring kolektahin ng Olson cycle, ngunit ginagawa ito ng simpleng kagamitan sa pag-aani.
Bilang karagdagan, direkta naming sinukat ang enerhiya na nakolekta sa panahon ng Olson cycle sa pamamagitan ng pagpapasigla sa PST MLC gamit ang isang yugto ng kontrol sa temperatura ng Linkam at isang source meter (pamamaraan).Ang Figure 1c sa itaas at sa kani-kanilang mga inset ay nagpapakita ng kasalukuyang (pula) at boltahe (itim) na nakolekta sa parehong 1 mm makapal na PST MLC tulad ng para sa DE loop na dumadaan sa parehong Olson cycle.Ginagawang posible ng kasalukuyang at boltahe na kalkulahin ang nakolektang enerhiya, at ang mga kurba ay ipinapakita sa fig.1c, ibaba (berde) at temperatura (dilaw) sa buong cycle.Ang mga letrang ABCD ay kumakatawan sa parehong Olson cycle sa Fig. 1. Ang MLC charging ay nangyayari sa panahon ng AB leg at isinasagawa sa mababang current (200 µA), kaya maayos na makokontrol ng SourceMeter ang pagsingil.Ang kinahinatnan ng patuloy na paunang kasalukuyang ito ay ang kurba ng boltahe (itim na kurba) ay hindi linear dahil sa non-linear na potensyal na displacement field D PST (Fig. 1c, tuktok na inset).Sa pagtatapos ng pagsingil, 30 mJ ng elektrikal na enerhiya ang nakaimbak sa MLC (punto B).Ang MLC pagkatapos ay uminit at isang negatibong kasalukuyang (at samakatuwid ay isang negatibong kasalukuyang) ay ginawa habang ang boltahe ay nananatili sa 600 V. Pagkatapos ng 40 s, kapag ang temperatura ay umabot sa isang talampas na 90 °C, ang kasalukuyang ito ay nabayaran, bagaman ang hakbang na sample ginawa sa circuit ang isang de-koryenteng kapangyarihan na 35 mJ sa panahon ng isofield na ito (pangalawang inset sa Fig. 1c, tuktok).Ang boltahe sa MLC (branch CD) ay nababawasan, na nagreresulta sa karagdagang 60 mJ ng electrical work.Ang kabuuang output ng enerhiya ay 95 mJ.Ang nakolektang enerhiya ay ang pagkakaiba sa pagitan ng input at output na enerhiya, na nagbibigay ng 95 – 30 = 65 mJ.Ito ay tumutugma sa isang density ng enerhiya na 1.84 J cm-3, na napakalapit sa Nd na nakuha mula sa DE ring.Ang reproducibility ng Olson cycle na ito ay malawakang nasubok (Karagdagang Tandaan 4).Sa pamamagitan ng karagdagang pagtaas ng boltahe at temperatura, nakamit namin ang 4.43 J cm-3 gamit ang mga Olsen cycle sa isang 0.5 mm makapal na PST MLC sa saklaw ng temperatura na 750 V (195 kV cm-1) at 175 ° C (Karagdagang Tandaan 5).Ito ay apat na beses na mas malaki kaysa sa pinakamahusay na pagganap na iniulat sa panitikan para sa mga direktang Olson cycle at nakuha sa manipis na mga pelikula ng Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3 (PMN-PT) (1.06 J cm-3)18 (cm .Supplementary Talahanayan 1 para sa higit pang mga halaga sa panitikan). Naabot ang performance na ito dahil sa napakababang leakage current ng mga MLC na ito (<10−7 A sa 750 V at 180 °C, tingnan ang mga detalye sa Karagdagang Tandaan 6)—isang mahalagang puntong binanggit ni Smith et al.19—sa kaibahan. sa mga materyales na ginamit sa mga naunang pag-aaral17,20. Naabot ang performance na ito dahil sa napakababang leakage current ng mga MLC na ito (<10−7 A sa 750 V at 180 °C, tingnan ang mga detalye sa Karagdagang Tandaan 6)—isang mahalagang puntong binanggit ni Smith et al.19—sa kaibahan. sa mga materyales na ginamit sa mga naunang pag-aaral17,20. Эти характеристики были достигнуты благодаря очень низкому току утечки этих MLC (<10–7 А при 750 В и 180 °C, телльниб. мечании 6) — критический момент, упомянутый Смитом и др.19 — в отличие от к материалам, использованным в более ранних исследованиях17,20. Ang mga katangiang ito ay nakamit dahil sa napakababang leakage current ng mga MLC na ito (<10-7 A sa 750 V at 180 °C, tingnan ang Karagdagang Tandaan 6 para sa mga detalye) - isang kritikal na punto na binanggit ni Smith et al.19 – kaibahan sa mga materyales na ginamit sa mga naunang pag-aaral17,20.由于这些 MLC 的泄漏电流非常低（在750 V 和180 °C 时<10-7 A，请参见补充说明6 中的说明6 中丯的详提到的关键点——相比之下，已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料17,20。由于 这些 mlc 的 泄漏 非常 （在 在 在 750 V 和 180 ° C 时 <10-7 A ， 参见 补充 说明 说明 6 ）） — 等 人 19 提到 关键 关键 点 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比下下 相比下下下下下下下下下相比之下 相比之下 相比之下相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下，從爱语早期研究中使用的材料17.20。 Поскольку ток утечки этих MLC очень низкий (<10–7 А при 750 В и 180 °C, см. подробности в дополнительном пилнительном пилемч6) упомянутый Смитом и др.19 — для сравнения, были достигнуты эти характеристики. Dahil ang kasalukuyang pagtagas ng mga MLC na ito ay napakababa (<10–7 A sa 750 V at 180 °C, tingnan ang Karagdagang Tandaan 6 para sa mga detalye) - isang mahalagang punto na binanggit ni Smith et al.19 - para sa paghahambing, ang mga pagtatanghal na ito ay nakamit.sa mga materyales na ginamit sa mga naunang pag-aaral 17,20.
Ang parehong mga kundisyon (600 V, 20–90 °C) ay inilapat sa Stirling cycle (Karagdagang tala 7).Tulad ng inaasahan mula sa mga resulta ng DE cycle, ang ani ay 41.0 mJ.Ang isa sa mga pinaka-kapansin-pansin na tampok ng Stirling cycle ay ang kanilang kakayahang palakasin ang paunang boltahe sa pamamagitan ng thermoelectric effect.Napansin namin ang boltahe na nakuha ng hanggang 39 (mula sa paunang boltahe na 15 V hanggang sa dulo ng boltahe na hanggang 590 V, tingnan ang Karagdagang Fig. 7.2).
Ang isa pang natatanging tampok ng mga MLC na ito ay ang mga ito ay mga macroscopic na bagay na sapat na malaki upang mangolekta ng enerhiya sa hanay ng joule.Samakatuwid, gumawa kami ng prototype harvester (HARV1) gamit ang 28 MLC PST 1 mm ang kapal, kasunod ng parehong parallel plate na disenyo na inilarawan ni Torello et al.14, sa isang 7×4 matrix tulad ng ipinapakita sa Fig. Ang heat-carrying dielectric fluid sa ang manifold ay inilipat sa pamamagitan ng isang peristaltic pump sa pagitan ng dalawang reservoir kung saan ang temperatura ng likido ay pinananatiling pare-pareho (paraan).Mangolekta ng hanggang 3.1 J gamit ang Olson cycle na inilarawan sa fig.2a, isothermal na rehiyon sa 10°C at 125°C at isofield na rehiyon sa 0 at 750 V (195 kV cm-1).Ito ay tumutugma sa isang density ng enerhiya na 3.14 J cm-3.Gamit ang pinagsamang ito, ang mga sukat ay kinuha sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon (Larawan 2b).Tandaan na ang 1.8 J ay nakuha sa saklaw ng temperatura na 80 °C at isang boltahe na 600 V (155 kV cm-1).Ito ay sumasang-ayon sa naunang nabanggit na 65 mJ para sa 1 mm makapal na PST MLC sa ilalim ng parehong mga kondisyon (28 × 65 = 1820 mJ).
a, Pang-eksperimentong setup ng isang naka-assemble na prototype ng HARV1 batay sa 28 MLC PST na 1 mm ang kapal (4 na row × 7 column) na tumatakbo sa mga Olson cycle.Para sa bawat isa sa apat na cycle na hakbang, ang temperatura at boltahe ay ibinibigay sa prototype.Nagmamaneho ang computer ng peristaltic pump na nagpapalipat-lipat ng dielectric fluid sa pagitan ng malamig at mainit na mga reservoir, dalawang balbula, at isang pinagmumulan ng kuryente.Gumagamit din ang computer ng mga thermocouples upang mangolekta ng data sa boltahe at kasalukuyang ibinibigay sa prototype at ang temperatura ng combine mula sa power supply.b, Enerhiya (kulay) na nakolekta ng aming 4×7 MLC prototype kumpara sa hanay ng temperatura (X-axis) at boltahe (Y-axis) sa iba't ibang mga eksperimento.
Ang isang mas malaking bersyon ng harvester (HARV2) na may 60 PST MLC na 1 mm ang kapal at 160 PST MLC na 0.5 mm ang kapal (41.7 g aktibong pyroelectric na materyal) ay nagbigay ng 11.2 J (Karagdagang Tandaan 8).Noong 1984, gumawa si Olsen ng energy harvester batay sa 317 g ng isang tin-doped Pb(Zr,Ti)O3 compound na may kakayahang makabuo ng 6.23 J ng kuryente sa temperatura na humigit-kumulang 150 °C (ref. 21).Para sa pagsasama-sama na ito, ito lamang ang iba pang value na available sa hanay ng joule.Nakuha lamang nito ang higit sa kalahati ng halaga na nakamit namin at halos pitong beses ang kalidad.Nangangahulugan ito na ang density ng enerhiya ng HARV2 ay 13 beses na mas mataas.
Ang yugto ng cycle ng HARV1 ay 57 segundo.Gumawa ito ng 54 mW ng kapangyarihan na may 4 na hanay ng 7 column ng 1 mm na kapal ng MLC set.Upang gawin ito ng isang hakbang pa, gumawa kami ng pangatlong combine (HARV3) na may 0.5mm makapal na PST MLC at katulad na setup sa HARV1 at HARV2 (Karagdagang Tandaan 9).Sinukat namin ang oras ng thermalization na 12.5 segundo.Ito ay tumutugma sa isang cycle time na 25 s (Karagdagang Fig. 9).Ang nakolektang enerhiya (47 mJ) ay nagbibigay ng elektrikal na kapangyarihan na 1.95 mW bawat MLC, na nagbibigay-daan naman sa atin na isipin na ang HARV2 ay gumagawa ng 0.55 W (humigit-kumulang 1.95 mW × 280 PST MLC na 0.5 mm ang kapal).Bilang karagdagan, na-simulate namin ang paglipat ng init gamit ang Finite Element Simulation (COMSOL, Karagdagang Tala 10 at Mga Pandagdag na Talahanayan 2–4) na naaayon sa mga eksperimento ng HARV1.Ang pagmomodelo ng may hangganan na elemento ay naging posible upang mahulaan ang mga halaga ng kuryente na halos isang order ng magnitude na mas mataas (430 mW) para sa parehong bilang ng mga haligi ng PST sa pamamagitan ng pagnipis ng MLC sa 0.2 mm, gamit ang tubig bilang isang coolant, at pagpapanumbalik ng matrix sa 7 mga hilera .× 4 na mga haligi (bilang karagdagan sa , mayroong 960 mW kapag ang tangke ay nasa tabi ng pinagsama, Karagdagang Fig. 10b).
Upang ipakita ang pagiging kapaki-pakinabang ng kolektor na ito, isang Stirling cycle ang inilapat sa isang stand-alone na demonstrator na binubuo lamang ng dalawang 0.5 mm makapal na PST MLC bilang mga heat collector, isang high voltage switch, isang low voltage switch na may storage capacitor, isang DC/DC converter , isang low power microcontroller, dalawang thermocouple at boost converter (Karagdagang Tandaan 11).Ang circuit ay nangangailangan ng storage capacitor na unang sisingilin sa 9V at pagkatapos ay tumatakbo nang autonomously habang ang temperatura ng dalawang MLC ay mula -5°C hanggang 85°C, dito sa mga cycle na 160 s (ilang mga cycle ay ipinapakita sa Karagdagang Tandaan 11) .Kapansin-pansin, ang dalawang MLC na tumitimbang lamang ng 0.3g ay maaaring kusang kontrolin ang malaking sistemang ito.Ang isa pang kawili-wiling tampok ay ang mababang boltahe converter ay may kakayahang mag-convert ng 400V sa 10-15V na may 79% na kahusayan (Karagdagang Tandaan 11 at Karagdagang Larawan 11.3).
Sa wakas, sinuri namin ang kahusayan ng mga MLC module na ito sa pag-convert ng thermal energy sa electrical energy.Ang kalidad na kadahilanan η ng kahusayan ay tinukoy bilang ang ratio ng density ng nakolektang elektrikal na enerhiya Nd sa density ng ibinibigay na init na Qin (Karagdagang tala 12):
Ang mga figure 3a,b ay nagpapakita ng kahusayan η at proporsyonal na kahusayan ηr ng Olsen cycle, ayon sa pagkakabanggit, bilang isang function ng hanay ng temperatura ng isang 0.5 mm makapal na PST MLC.Ang parehong data set ay ibinigay para sa isang electric field na 195 kV cm-1.Ang kahusayan \(\ito\) ay umabot sa 1.43%, na katumbas ng 18% ng ηr.Gayunpaman, para sa saklaw ng temperatura na 10 K mula 25 °C hanggang 35 °C, ang ηr ay umabot sa mga halaga ng hanggang 40% (asul na kurba sa Fig. 3b).Ito ay dalawang beses sa kilalang halaga para sa mga materyales ng NLP na naitala sa mga pelikulang PMN-PT (ηr = 19%) sa hanay ng temperatura na 10 K at 300 kV cm-1 (Ref. 18).Ang mga saklaw ng temperatura sa ibaba 10 K ay hindi isinasaalang-alang dahil ang thermal hysteresis ng PST MLC ay nasa pagitan ng 5 at 8 K. Ang pagkilala sa positibong epekto ng mga phase transition sa kahusayan ay kritikal.Sa katunayan, ang pinakamainam na halaga ng η at ηr ay halos lahat ay nakuha sa paunang temperatura Ti = 25°C sa Fig.3a,b.Ito ay dahil sa isang malapit na phase transition kapag walang field na inilapat at ang Curie temperature TC ay nasa paligid ng 20 °C sa mga MLC na ito (Karagdagang tala 13).
a, b, ang kahusayan η at ang proporsyonal na kahusayan ng Olson cycle (a)\({\eta }_{{\rm{r}}}=\eta /{\eta}_{{\rm{Carnot} } para sa maximum na electric sa pamamagitan ng field na 195 kV cm-1 at iba't ibang mga unang temperatura Ti, }}\,\)(b) para sa MPC PST na 0.5 mm ang kapal, depende sa pagitan ng temperatura ΔTspan.
Ang huling obserbasyon ay may dalawang mahalagang implikasyon: (1) ang anumang epektibong pagbibisikleta ay dapat magsimula sa mga temperatura sa itaas ng TC para mangyari ang isang field-induced phase transition (mula paraelectric hanggang ferroelectric);(2) ang mga materyales na ito ay mas mahusay sa mga oras ng pagtakbo malapit sa TC.Bagama't ipinapakita ang malakihang kahusayan sa aming mga eksperimento, ang limitadong hanay ng temperatura ay hindi nagpapahintulot sa amin na makamit ang malalaking ganap na kahusayan dahil sa limitasyon ng Carnot (\(\Delta T/T\)).Gayunpaman, ang mahusay na kahusayan na ipinakita ng mga PST MLC na ito ay nagbibigay-katwiran kay Olsen nang banggitin niya na "ang perpektong klase 20 na regenerative thermoelectric na motor na tumatakbo sa mga temperatura sa pagitan ng 50 °C at 250 °C ay maaaring magkaroon ng kahusayan na 30%"17.Upang maabot ang mga halagang ito at subukan ang konsepto, magiging kapaki-pakinabang ang paggamit ng mga doped PST na may iba't ibang mga TC, tulad ng pinag-aralan nina Shebanov at Borman.Ipinakita nila na ang TC sa PST ay maaaring mag-iba mula 3°C (Sb doping) hanggang 33°C (Ti doping) 22 .Samakatuwid, ipinapalagay namin na ang mga susunod na henerasyong pyroelectric regenerator batay sa mga doped na PST MLC o iba pang mga materyales na may malakas na first order phase transition ay maaaring makipagkumpitensya sa mga pinakamahusay na power harvester.
Sa pag-aaral na ito, sinisiyasat namin ang mga MLC na ginawa mula sa PST.Ang mga aparatong ito ay binubuo ng isang serye ng mga Pt at PST electrodes, kung saan ang ilang mga capacitor ay konektado nang magkatulad.Napili ang PST dahil ito ay isang mahusay na materyal na EC at samakatuwid ay isang potensyal na mahusay na materyal na NLP.Nagpapakita ito ng matalim na first-order na ferroelectric-paraelectric phase transition sa paligid ng 20 °C, na nagpapahiwatig na ang mga pagbabago sa entropy nito ay katulad ng ipinapakita sa Fig. 1. Ang mga katulad na MLC ay ganap na inilarawan para sa EC13,14 na mga aparato.Sa pag-aaral na ito, gumamit kami ng 10.4 × 7.2 × 1 mm³ at 10.4 × 7.2 × 0.5 mm³ MLC.Ang mga MLC na may kapal na 1 mm at 0.5 mm ay ginawa mula sa 19 at 9 na layer ng PST na may kapal na 38.6 µm, ayon sa pagkakabanggit.Sa parehong mga kaso, ang panloob na layer ng PST ay inilagay sa pagitan ng 2.05 µm makapal na platinum electrodes.Ipinapalagay ng disenyo ng mga MLC na ito na 55% ng mga PST ay aktibo, na naaayon sa bahagi sa pagitan ng mga electrodes (Karagdagang Tandaan 1).Ang aktibong lugar ng elektrod ay 48.7 mm2 (Karagdagang Talahanayan 5).Ang MLC PST ay inihanda ng solid phase reaction at casting method.Ang mga detalye ng proseso ng paghahanda ay inilarawan sa isang nakaraang artikulo14.Ang isa sa mga pagkakaiba sa pagitan ng PST MLC at ng nakaraang artikulo ay ang pagkakasunud-sunod ng mga B-site, na lubos na nakakaapekto sa pagganap ng EC sa PST.Ang pagkakasunud-sunod ng mga B-site ng PST MLC ay 0.75 (Karagdagang Tandaan 2) na nakuha sa pamamagitan ng sintering sa 1400°C na sinusundan ng daan-daang oras na mahabang pagsusubo sa 1000°C.Para sa karagdagang impormasyon sa PST MLC, tingnan ang Mga Karagdagang Tala 1-3 at Karagdagang Talahanayan 5.
Ang pangunahing konsepto ng pag-aaral na ito ay batay sa siklo ng Olson (Larawan 1).Para sa naturang cycle, kailangan namin ng mainit at malamig na reservoir at isang power supply na may kakayahang subaybayan at kontrolin ang boltahe at kasalukuyang sa iba't ibang MLC modules.Gumamit ang mga direktang cycle na ito ng dalawang magkaibang configuration, katulad ng (1) Linkam modules na nagpapainit at nagpapalamig ng isang MLC na konektado sa isang Keithley 2410 power source, at (2) tatlong prototype (HARV1, HARV2 at HARV3) na kahanay ng parehong source na enerhiya.Sa huling kaso, ang isang dielectric fluid (silicone oil na may lagkit na 5 cP sa 25°C, na binili mula sa Sigma Aldrich) ay ginamit para sa pagpapalitan ng init sa pagitan ng dalawang reservoir (mainit at malamig) at ng MLC.Ang thermal reservoir ay binubuo ng isang glass container na puno ng dielectric fluid at inilagay sa ibabaw ng thermal plate.Ang malamig na imbakan ay binubuo ng isang paliguan ng tubig na may mga likidong tubo na naglalaman ng dielectric fluid sa isang malaking lalagyang plastik na puno ng tubig at yelo.Dalawang three-way pinch valves (binili mula sa Bio-Chem Fluidics) ang inilagay sa bawat dulo ng combine upang maayos na lumipat ng fluid mula sa isang reservoir patungo sa isa pa (Figure 2a).Upang matiyak ang thermal equilibrium sa pagitan ng PST-MLC package at ng coolant, ang cycle period ay pinalawig hanggang ang inlet at outlet thermocouples (mas malapit hangga't maaari sa PST-MLC package) ay nagpakita ng parehong temperatura.Ang script ng Python ay namamahala at nagsi-synchronize ng lahat ng instrumento (source meter, pump, valve, at thermocouples) para patakbuhin ang tamang Olson cycle, ibig sabihin, ang coolant loop ay magsisimulang umikot sa PST stack pagkatapos ma-charge ang source meter para uminit ang mga ito sa nais na inilapat na boltahe para sa ibinigay na siklo ng Olson.
Bilang kahalili, kinumpirma namin ang mga direktang pagsukat na ito ng nakolektang enerhiya gamit ang mga hindi direktang pamamaraan.Ang mga hindi direktang pamamaraan na ito ay batay sa electric displacement (D) - electric field (E) na mga field loop na nakolekta sa iba't ibang temperatura, at sa pamamagitan ng pagkalkula ng lugar sa pagitan ng dalawang DE loops, ang isa ay maaaring tumpak na matantya kung gaano karaming enerhiya ang maaaring makolekta, tulad ng ipinapakita sa figure .sa figure 2. .1b.Ang mga DE loop na ito ay kinokolekta din gamit ang Keithley source meter.
Dalawampu't walong 1 mm makapal na PST MLC ang na-assemble sa isang 4-row, 7-column parallel plate na istraktura ayon sa disenyo na inilarawan sa reference.14. Ang fluid gap sa pagitan ng mga PST-MLC row ay 0.75mm.Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga piraso ng double-sided tape bilang mga liquid spacer sa paligid ng mga gilid ng PST MLC.Ang PST MLC ay konektado sa kuryente na kahanay ng isang pilak na epoxy bridge na nakikipag-ugnayan sa mga electrode lead.Pagkatapos nito, ang mga wire ay nakadikit na may pilak na epoxy resin sa bawat panig ng mga terminal ng elektrod para sa koneksyon sa power supply.Panghuli, ipasok ang buong istraktura sa polyolefin hose.Ang huli ay nakadikit sa tuluy-tuloy na tubo upang matiyak ang wastong sealing.Sa wakas, ang 0.25 mm na kapal ng K-type na thermocouple ay itinayo sa bawat dulo ng istraktura ng PST-MLC upang masubaybayan ang mga likidong temperatura ng pumapasok at labasan.Upang gawin ito, ang hose ay dapat munang butasin.Pagkatapos i-install ang thermocouple, ilapat ang parehong pandikit tulad ng dati sa pagitan ng thermocouple hose at wire upang maibalik ang seal.
Walong hiwalay na prototype ang ginawa, apat sa mga ito ay mayroong 40 0.5 mm makapal na MLC PST na ibinahagi bilang parallel plate na may 5 column at 8 row, at ang natitirang apat ay may 15 1 mm na kapal ng MLC PST bawat isa.sa 3-column × 5-row parallel plate na istraktura.Ang kabuuang bilang ng mga PST MLC na ginamit ay 220 (160 0.5 mm ang kapal at 60 PST MLC na 1 mm ang kapal).Tinatawag namin itong dalawang subunit na HARV2_160 at HARV2_60.Ang liquid gap sa prototype na HARV2_160 ay binubuo ng dalawang double-sided tape na 0.25 mm ang kapal na may wire na 0.25 mm ang kapal sa pagitan ng mga ito.Para sa HARV2_60 prototype, inulit namin ang parehong pamamaraan, ngunit gamit ang 0.38 mm makapal na wire.Para sa symmetry, ang HARV2_160 at HARV2_60 ay may sariling mga fluid circuit, pump, valve at malamig na bahagi (Karagdagang Tandaan 8).Dalawang unit ng HARV2 ang nagbabahagi ng heat reservoir, isang 3 litro na lalagyan (30 cm x 20 cm x 5 cm) sa dalawang hot plate na may umiikot na magnet.Lahat ng walong indibidwal na prototype ay konektado sa kuryente nang magkatulad.Ang HARV2_160 at HARV2_60 subunits ay gumagana nang sabay-sabay sa Olson cycle na nagreresulta sa pag-ani ng enerhiya na 11.2 J.
Ilagay ang 0.5mm makapal na PST MLC sa polyolefin hose na may double sided tape at wire sa magkabilang panig upang lumikha ng espasyo para sa likidong dumaloy.Dahil sa maliit na sukat nito, ang prototype ay inilagay sa tabi ng isang mainit o malamig na reservoir valve, na pinapaliit ang mga oras ng pag-ikot.
Sa PST MLC, ang isang pare-parehong electric field ay inilalapat sa pamamagitan ng paglalapat ng pare-parehong boltahe sa sangay ng pag-init.Bilang resulta, ang isang negatibong thermal current ay nabuo at ang enerhiya ay nakaimbak.Pagkatapos ng pag-init ng PST MLC, ang field ay aalisin (V = 0), at ang enerhiya na nakaimbak dito ay ibabalik sa source counter, na tumutugma sa isa pang kontribusyon ng nakolektang enerhiya.Sa wakas, na may boltahe na V = 0 na inilapat, ang mga MLC PST ay pinalamig sa kanilang paunang temperatura upang ang cycle ay maaaring magsimulang muli.Sa yugtong ito, ang enerhiya ay hindi nakolekta.Pinatakbo namin ang Olsen cycle gamit ang isang Keithley 2410 SourceMeter, na nagcha-charge sa PST MLC mula sa isang boltahe na pinagmumulan at nagtatakda ng kasalukuyang tugma sa naaangkop na halaga upang sapat na mga puntos ang nakolekta sa yugto ng pagsingil para sa maaasahang pagkalkula ng enerhiya.
Sa mga Stirling cycle, ang mga PST MLC ay sinisingil sa voltage source mode sa isang inisyal na electric field value (initial voltage Vi > 0), isang nais na compliance current upang ang charging step ay tumagal nang humigit-kumulang 1 s (at sapat na puntos ang natipon para sa isang maaasahang pagkalkula ng ang enerhiya) at malamig na temperatura. Sa mga Stirling cycle, ang mga PST MLC ay sinisingil sa voltage source mode sa isang inisyal na electric field value (initial voltage Vi > 0), isang nais na compliance current upang ang charging step ay tumagal nang humigit-kumulang 1 s (at sapat na puntos ang natipon para sa isang maaasahang pagkalkula ng ang enerhiya) at malamig na temperatura. В циклах Стирлинга PST MLC заряжались в режиме источника напряжения при начальном значении электрического жожо, поля (начальном значении электрического жожно, начальмьрн) атливом токе, так что этап зарядки занимает около 1 с (и набирается достаточное количество точек для надежного теляд) ура. Sa mga cycle ng Stirling PST MLC, sisingilin sila sa boltahe source mode sa paunang halaga ng electric field (initial voltage Vi > 0), ang nais na yield current, upang ang yugto ng pag-charge ay tumatagal ng humigit-kumulang 1 s (at sapat na bilang. ng mga puntos ay nakolekta para sa isang maaasahang pagkalkula ng enerhiya) at malamig na temperatura.PST MLC电步骤大约需要1 秒（并且收集了足够的点以可靠地计算能量）和低温。 Sa master cycle, ang PST MLC ay sinisingil sa unang electric field value (initial voltage Vi > 0) sa boltahe source mode, upang ang kinakailangang compliance current ay tumatagal ng humigit-kumulang 1 segundo para sa charging step (at nakakolekta kami ng sapat na puntos upang mapagkakatiwalaang kalkulahin (enerhiya) at mababang temperatura. В цикле Стирлинга PST MLC заряжается в режиме источника напряжения с начальным значением электрического полны (начальным значением электрического поля (начальным значением электрического поля) ток податливости таков, что этап зарядки занимает около 1 с (и набирается достаточное количество точек, чтобы гисежнок) мпературы . Sa Stirling cycle, ang PST MLC ay sisingilin sa boltahe source mode na may inisyal na halaga ng electric field (initial voltage Vi > 0), ang kinakailangang compliance current ay tulad na ang yugto ng pagsingil ay tumatagal ng humigit-kumulang 1 s (at sapat na bilang ng mga puntos ay kinokolekta upang mapagkakatiwalaang kalkulahin ang enerhiya) at mababang temperatura .Bago uminit ang PST MLC, buksan ang circuit sa pamamagitan ng paglalapat ng tumutugmang kasalukuyang ng I = 0 mA (ang pinakamababang pagtutugma ng kasalukuyang na kayang hawakan ng aming pinagmumulan ng pagsukat ay 10 nA).Bilang resulta, may nananatili sa PST ng MJK, at tumataas ang boltahe habang umiinit ang sample.Walang enerhiya na nakolekta sa braso BC dahil I = 0 mA.Matapos maabot ang isang mataas na temperatura, ang boltahe sa MLT FT ay tumataas (sa ilang mga kaso ng higit sa 30 beses, tingnan ang karagdagang fig. 7.2), ang MLK FT ay pinalabas (V = 0), at ang elektrikal na enerhiya ay naka-imbak sa kanila para sa parehong dahil sila ang paunang bayad.Ang parehong kasalukuyang sulat ay ibinabalik sa meter-source.Dahil sa pagtaas ng boltahe, ang nakaimbak na enerhiya sa mataas na temperatura ay mas mataas kaysa sa ibinigay sa simula ng cycle.Dahil dito, ang enerhiya ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-convert ng init sa kuryente.
Gumamit kami ng Keithley 2410 SourceMeter para subaybayan ang boltahe at kasalukuyang inilapat sa PST MLC.Ang katumbas na enerhiya ay kinakalkula sa pamamagitan ng pagsasama ng produkto ng boltahe at kasalukuyang nabasa ng source meter ni Keithley, \ (E = {\int }_{0}^{\tau }{I}_({\rm {meas))}\ kaliwa(t\ kanan){V}_{{\rm{meas}}}(t)\), kung saan ang τ ay ang panahon ng panahon.Sa aming curve ng enerhiya, ang mga positibong halaga ng enerhiya ay nangangahulugang ang enerhiya na kailangan nating ibigay sa MLC PST, at ang mga negatibong halaga ay nangangahulugan ng enerhiya na kinukuha natin mula sa kanila at samakatuwid ang enerhiya na natanggap.Ang relatibong kapangyarihan para sa isang naibigay na cycle ng koleksyon ay natutukoy sa pamamagitan ng paghahati ng nakolektang enerhiya sa panahon τ ng buong cycle.
Ang lahat ng data ay ipinakita sa pangunahing teksto o sa karagdagang impormasyon.Ang mga liham at kahilingan para sa mga materyales ay dapat idirekta sa pinagmulan ng data ng AT o ED na ibinigay kasama ng artikulong ito.
Ando Junior, OH, Maran, ALO & Henao, NC Isang pagsusuri sa pagbuo at mga aplikasyon ng thermoelectric microgenerators para sa pag-aani ng enerhiya. Ando Junior, OH, Maran, ALO & Henao, NC Isang pagsusuri sa pagbuo at mga aplikasyon ng thermoelectric microgenerators para sa pag-aani ng enerhiya.Ando Junior, Ohio, Maran, ALO at Henao, NC Pangkalahatang-ideya ng pagbuo at aplikasyon ng mga thermoelectric microgenerator para sa pag-aani ng enerhiya. Ando Junior, OH, Maran, ALO & Henao, NC 回顾用于能量收集的热电微型发电机的开发和应用。 Ando Junior, OH, Maran, ALO & Henao, NCIsinasaalang-alang ng Ando Junior, Ohio, Maran, ALO, at Henao, NC ang pagbuo at aplikasyon ng mga thermoelectric microgenerator para sa pag-aani ng enerhiya.ipagpatuloy.suporta.Energy Rev. 91, 376–393 (2018).
Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Photovoltaic na materyales: mga kasalukuyang kahusayan at mga hamon sa hinaharap. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Photovoltaic na materyales: mga kasalukuyang kahusayan at mga hamon sa hinaharap.Polman, A., Knight, M., Garnett, EK, Ehrler, B. at Sinke, VK Photovoltaic na materyales: kasalukuyang pagganap at mga hamon sa hinaharap. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC 光伏材料：目前的效率和未来的挑战。 Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Mga materyales sa solar: kasalukuyang kahusayan at mga hamon sa hinaharap.Polman, A., Knight, M., Garnett, EK, Ehrler, B. at Sinke, VK Photovoltaic na materyales: kasalukuyang pagganap at mga hamon sa hinaharap.Science 352, aad4424 (2016).
Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Conjuncted pyro-piezoelectric effect para sa self-powered sabay-sabay na temperatura at pressure sensing. Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Conjunct pyro-piezoelectric effect para sa self-powered sabay-sabay na temperatura at pressure sensing.Song K., Zhao R., Wang ZL at Yan Yu.Pinagsamang pyropiezoelectric na epekto para sa autonomous na sabay-sabay na pagsukat ng temperatura at presyon. Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. 用于自供电同时温度和压力传感的联合热压电效应。 Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Para sa self-powering kasabay ng temperatura at presyon.Song K., Zhao R., Wang ZL at Yan Yu.Pinagsamang thermopiezoelectric effect para sa autonomous na sabay-sabay na pagsukat ng temperatura at presyon.Pasulong.alma mater 31, 1902831 (2019).
Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Pag-ani ng enerhiya batay sa Ericsson pyroelectric cycle sa isang relaxor ferroelectric ceramic. Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Pag-ani ng enerhiya batay sa Ericsson pyroelectric cycle sa isang relaxor ferroelectric ceramic.Sebald G., Prouvost S. at Guyomar D. Pag-ani ng enerhiya batay sa pyroelectric Ericsson cycle sa relaxor ferroelectric ceramics.Sebald G., Prouvost S. at Guyomar D. Pag-ani ng enerhiya sa relaxor ferroelectric ceramics batay sa Ericsson pyroelectric cycling.Matalinong alma mater.istraktura.17, 15012 (2007).
Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Next-generation electrocaloric at pyroelectric na materyales para sa solid-state electrothermal energy interconversion. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Next-generation electrocaloric at pyroelectric na materyales para sa solid-state electrothermal energy interconversion. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Электрокалорические и пироэлектрические материалы следующего следующего запледующего покилниба твердотельной электротермической энергии. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Next generation electrocaloric at pyroelectric na materyales para sa solid state electrothermal energy interconversion. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW 用于固态电热能相互转换的下一代电热和热释攵。 Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. at Whatmore, RW Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Электрокалорические и пироэлектрические материалы следующего следующего запледующего покилниба твердотельной электротермической энергии. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Next generation electrocaloric at pyroelectric na materyales para sa solid state electrothermal energy interconversion.Lady Bull.39, 1099–1109 (2014).
Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y. Standard at figure-of-merit para sa pagbibilang ng pagganap ng mga pyroelectric nanogenerator. Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y. Standard at figure-of-merit para sa pagbibilang ng pagganap ng mga pyroelectric nanogenerator.Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL at Yang, Yu.Isang pamantayan at kalidad na marka para sa pagbibilang ng pagganap ng mga pyroelectric nanogenerator. Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y. 用于量化热释电纳米发电机性能的标准和品质因数。 Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y.Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL at Yang, Yu.Pamantayan at mga hakbang sa pagganap para sa pagbibilang ng pagganap ng isang pyroelectric nanogenerator.Nano Energy 55, 534–540 (2019).
Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Electrocaloric cooling cycles sa lead scandium tantalate na may totoong regeneration sa pamamagitan ng field variation. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Electrocaloric cooling cycles sa lead scandium tantalate na may totoong regeneration sa pamamagitan ng field variation.Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. at Mathur, ND Electrocaloric cooling cycles sa lead-scandium tantalate na may totoong pagbabagong-buhay sa pamamagitan ng field modification. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND 钽酸钪铅的电热冷却循环，通过场变化实现真正的再生。 Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND.Tantalum酸钪钪钪钪钪钪钪钪电求的电池水水水水水气水在电影在在线电影。Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. at Mathur, ND Isang electrothermal cooling cycle ng scandium-lead tantalate para sa tunay na regeneration sa pamamagitan ng field reversal.physics Rev. X 9, 41002 (2019).
Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND Caloric na materyales na malapit sa ferroic phase transition. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND Caloric na materyales na malapit sa ferroic phase transition.Moya, X., Kar-Narayan, S. at Mathur, ND Caloric na materyales na malapit sa ferroid phase transition. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND 铁质相变附近的热量材料。 Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND Thermal na materyales malapit sa ferrous metalurhiya.Moya, X., Kar-Narayan, S. at Mathur, ND Thermal material malapit sa iron phase transition.Nat.alma mater 13, 439–450 (2014).
Moya, X. & Mathur, ND Caloric na materyales para sa pagpapalamig at pagpainit. Moya, X. & Mathur, ND Caloric na materyales para sa pagpapalamig at pagpainit.Moya, X. at Mathur, ND Thermal na materyales para sa pagpapalamig at pagpainit. Moya, X. & Mathur, ND 用于冷却和加热的热量材料。 Moya, X. & Mathur, ND Thermal na materyales para sa pagpapalamig at pagpainit.Moya X. at Mathur ND Thermal na materyales para sa pagpapalamig at pag-init.Science 370, 797–803 (2020).
Torelló, A. & Defay, E. Electrocaloric cooler: isang pagsusuri. Torelló, A. & Defay, E. Electrocaloric cooler: isang pagsusuri.Torello, A. at Defay, E. Electrocaloric chillers: isang pagsusuri. Torelló, A. & Defay, E. 电热冷却器：评论。 Torelló, A. & Defay, E. 电热冷却器：评论。Torello, A. at Defay, E. Electrothermal cooler: isang pagsusuri.Advanced.elektroniko.alma mater.8. 2101031 (2022).
Nuchokgwe, Y. et al.Napakalaking kahusayan ng enerhiya ng electrocaloric na materyal sa mataas na order na scandium-scandium-lead.Pambansang komunikasyon.12, 3298 (2021).
Nair, B. et al.Ang electrothermal effect ng oxide multilayer capacitors ay malaki sa malawak na hanay ng temperatura.Kalikasan 575, 468–472 (2019).
Torello, A. et al.Malaking hanay ng temperatura sa mga electrothermal regenerator.Science 370, 125–129 (2020).
Wang, Y. et al.Mataas na pagganap ng solid state electrothermal cooling system.Science 370, 129–133 (2020).
Meng, Y. et al.Cascade electrothermal cooling device para sa malaking pagtaas ng temperatura.Pambansang Enerhiya 5, 996–1002 (2020).
Olsen, RB & Brown, DD Mataas na kahusayan direktang conversion ng init sa mga pagsukat na pyroelectric na nauugnay sa elektrikal na enerhiya. Olsen, RB & Brown, DD Mataas na kahusayan na direktang pag-convert ng init sa mga pagsukat na pyroelectric na nauugnay sa elektrikal na enerhiya.Olsen, RB at Brown, DD Napakahusay na direktang pag-convert ng init sa enerhiyang elektrikal na nauugnay sa mga pagsukat ng pyroelectric. Olsen, RB & Brown, DD 高效直接将热量转换为电能相关的热释电测量。 Olsen, RB at Brown, DDOlsen, RB at Brown, DD Mahusay na direktang conversion ng init sa kuryente na nauugnay sa mga pagsukat ng pyroelectric.Ferroelectrics 40, 17–27 (1982).
Pandya, S. et al.Enerhiya at power density sa manipis na relaxor ferroelectric na mga pelikula.Pambansang alma mater.https://doi.org/10.1038/s41563-018-0059-8 (2018).
Smith, AN & Hanrahan, BM Cascaded pyroelectric conversion: pag-optimize ng ferroelectric phase transition at electrical loss. Smith, AN & Hanrahan, BM Cascaded pyroelectric conversion: pag-optimize ng ferroelectric phase transition at electrical loss.Smith, AN at Hanrahan, BM Cascaded pyroelectric conversion: ferroelectric phase transition at electrical loss optimization. Smith, AN & Hanrahan, BM 级联热释电转换：优化铁电相变和电损耗。 Smith, AN & Hanrahan, BMSmith, AN at Hanrahan, BM Cascaded pyroelectric conversion: optimization ng ferroelectric phase transition at electrical loss.J. Paglalapat.pisika.128, 24103 (2020).
Hoch, SR Ang paggamit ng mga ferroelectric na materyales upang i-convert ang thermal energy sa kuryente.proseso.IEEE 51, 838–845 (1963).
Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Cascaded pyroelectric energy converter. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Cascaded pyroelectric energy converter.Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM at Dullea, J. Cascade Pyroelectric Power Converter. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. 级联热释电能量转换器。 Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. 级联热释电能量转换器。Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM at Dullea, J. Cascaded pyroelectric power converters.Ferroelectrics 59, 205–219 (1984).
Shebanov, L. & Borman, K. Sa lead-scandium tantalate solid solution na may mataas na electrocaloric effect. Shebanov, L. & Borman, K. Sa lead-scandium tantalate solid solution na may mataas na electrocaloric effect.Shebanov L. at Borman K. Sa mga solidong solusyon ng lead-scandium tantalate na may mataas na electrocaloric effect. Shebanov, L. & Borman, K. 关于具有高电热效应的钪铅钪固溶体。 Shebanov, L. at Borman, K.Shebanov L. at Borman K. Sa scandium-lead-scandium solid solutions na may mataas na electrocaloric effect.Ferroelectrics 127, 143–148 (1992).
Pinasasalamatan namin sina N. Furusawa, Y. Inoue, at K. Honda sa kanilang tulong sa paglikha ng MLC.PL, AT, YN, AA, JL, UP, VK, OB at ED Salamat sa Luxembourg National Research Foundation (FNR) sa pagsuporta sa gawaing ito sa pamamagitan ng CAMELHEAT C17/MS/11703691/Defay, MASSENA PRIDE/15/10935404/Defay- Siebentritt, THERMODIMAT C20/MS/14718071/Defay at BRIDGES2021/MS/16282302/CECOHA/Defay.
Department of Materials Research and Technology, Luxembourg Institute of Technology (LIST), Belvoir, Luxembourg