Termoelektrisk køling

Transkript

1 ermoelektrisk køling

2

3 + Ingen bevægelige dele Fordele og ulemper + Lydløs! + Pålidelig og stort set vedligeholdelsesfri + kalerbar + Ingen drivhusgasser + Nøjagtig temperaturkontrol + Operation i barske fysiske og kemiske miljøer - Effektivitet - Pris - undhedsskadelige grundstoffer

4 COP COP Effektivitet absorberetvarme tilført effekt max ermokraft: pændingen der generes per grad ermisk ledningsevne der skyldes atomvibrationer c I ½RI ( 1+ ) m h c ( ) Δ σ αβ m κ + κ v e c αβ ΔI+ I KΔ R Elektrisk ledningsevne e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- Elektronernes varmeledning e- e- e-

5 Effektivitet σ κ + κ v e Chen, G., and hakouri, A., "Heat ransfer in Nanostructures for olid-tate Energy Conversion, J. of Heat ransfer, Vol. 14, 00, p. 4.

6 Lidt fysik om kompromiser σ κ v + κ e σ κ e σ Isolatorer Metaller

7 Bedste materialer σ κ + κ v e

8 Nanostrukturering σ κ + κ v e Udfordringen: toppe varmeudbredelsen i stoffet uden at hindre elektronernes mobilitet Poudel et al. cience (008)

9 Hvad sker der? σ κ + κ v e _ σ λ e _ κ λ v v λ

10 Indbyggede egenskaber σ κ + κ v e emp ( C)

11 Nanostrukturering σ κ + κ v e Quantum dots + Reducerer termiske ledningevne (κ L ) + Forøger termokraft () + Øger elektriske ledningsevne ( σ) Harmann et al. cience (00). Harmann et al. J. of Electron. Mater. 9(1), L1 (000).

12 Nanostrukturering Inklusioner af nanopartikler lavet via spinodal dekomposition Pbe med b nanopartikler σ κ + κ v e forøget fra 0.6 til 1.6 Androulakis et al. J. Am. Chem. oc. 19, 9780 (007) M. Kanatzidis Northwestern University

13 Nanostukturering Multi tyndfilmslag.4 Dyrt og svært at lave i stor skala Bi e 3 b e 3 (K)

14 Nanostukturering Multilag i bulk materialer + Metastabil fase af Pb b 6 e 11 udkrystaliserer til nanostruktureret materiale af Pbe og b e 3 σ κ v κ e Ikeda et al. Chem. Mater., 19 (4), , 007

15 Billige materialer σ κ + κ v e

16 Billige materialer i i/ge Wu et al. Nano Letters (), 83 (00)

17 Feb tort potentiale i de såkaldte korrelerede halvledere Køling ved meget lave temperaturer (<-00 C) f.eks. superledere i MR-scannere Kæmpe termokraft µvk -1 3 ved 13 K (-60 C) hvis termisk ledningevne kan mindskes til 1 Wm -1 K -1 Høj termisk ledningsevne 500 Wm -1 K -1

18 CeB 6

19 Materialer med funktionelt design Marlow Industries AARHU UNIVERIE 1

20 Fremtiden for termoelektrisk køling Nye materialer med højere undervejs Nanostrukturering åbner for effektivisering af eksisterende materialer Nye materialetyper åbner for nye anvendelsestemperaturer Funktionelt design af materialer øger nyttevirkning