【摘 要】
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放热反应系统的热失控已成为化工企业安全生产面临的首要问题。为了实现安全生产,对放热反应系统进行实时监测并将多余的热量消除成为了研究者们努力的方向。随着热电材料的
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放热反应系统的热失控已成为化工企业安全生产面临的首要问题。为了实现安全生产,对放热反应系统进行实时监测并将多余的热量消除成为了研究者们努力的方向。随着热电材料的不断发展,基于热电材料塞贝克效应的温差电技术在热电转换取得了巨大突破,成为一种非常有潜力的热能回收利用的方法。同时利用其电动势与温差成线性关系的原理,可对系统温度进行实时监测。而高效的热电模块结构设计是实现该技术广泛应用的基础。首先,通过对已报道的热电材料的热电性能进行对比分析,筛选出室温下热电转换效率最高的碲化铋基热电材料作为热电模块用基础材料。由于材料的纳米化能够有效提高热电转化性能,故本文通过火焰合成和水热法两种纳米材料制备方法分别对基础材料进行合成。然后,将两种方法制备的纳米粉体以冷压方式成型为半导体薄膜,并对影响半导体薄膜热电性能的因素进行对比研究,以得到半导体薄膜制备和测试的最佳条件。在此条件下,分别对不同方法合成的纳米粉体压制成型的半导体薄膜进行包括温差电动势、温差电流以及导电类型等性能参数的测试。根据半导体薄膜热电性能测试结果,设计半导体薄膜热电模块,并对其开路电压、短路电流、伏安特性以及输出功率等性能参数进行测试。最后,利用半导体薄膜热电模块的热电规律对放热反应系统进行温度监测。
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