微型溫差電池及相關(guān)性能測試系統(tǒng)的設(shè)計及制造技術(shù)研究.pdf

1、溫差電池在低品質(zhì)熱能利用方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，更由于其本身是一種綠色能源，近年越來越引起了人們極大的興趣。電化學(xué)沉積方法在制備溫差電材料方面具有顯著的成本優(yōu)勢，為此作者基于電化學(xué)沉積技術(shù)，開展微型溫差電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)制備技術(shù)研究。在此基礎(chǔ)上，自行設(shè)計并研究出了薄膜溫差電材料性能測試系統(tǒng)以及微型溫差電池性能測試系統(tǒng)。 論文設(shè)計了兩種集成化微型溫差電池的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了相關(guān)制備工藝設(shè)計，旨在提供更大的輸出電壓及建立高且穩(wěn)定的溫差。兩

2、套方案均由單層電池通過粘接劑粘接固化的方法實現(xiàn)集成化。為了實現(xiàn)單層電池層間的串聯(lián)，發(fā)明了散斑條形導(dǎo)電層，配合左右極耳不同位置的設(shè)計，成功地實現(xiàn)了集成化微溫差電池的串并聯(lián)問題。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計大大地簡化了集成化微溫差電池的制備工藝。 對微型溫差電池的制備工藝進(jìn)行了研究，確定出如下制備工藝流程：以氧化鋁陶瓷片作為制造單層溫差電池的基體，基體上經(jīng)過化學(xué)鍍銅再電鍍銅加厚，之后選用SU-8光刻膠光刻蝕制備總體微區(qū)，用AZ膠制備P型溫差電材料單

3、體微區(qū)，用脈沖電鍍方法沉積P型溫差電材料(BixSb1-x)2Te3合金，再用AZ膠制備N型溫差電材料單體微區(qū)，用控電位方法沉積N型溫差電材料Bi2Te3-ySey。按上述工藝流程制備出的單層溫差電池在10K的溫差下的輸出電壓為33mV。 自行設(shè)計并制造出了基于動態(tài)溫差測量技術(shù)的微溫差電池功率測試系統(tǒng)及相關(guān)軟件。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)溫差及輸出功率的在線測量，并以溫差一功率輸出曲線、負(fù)載一功率輸出曲線、溫差一最大輸出功率曲線的形式給出測

4、試數(shù)據(jù)。該測試系統(tǒng)熱電偶誤差極限為0.75％，溫度轉(zhuǎn)換精度為0.025℃，在測試溫度范圍內(nèi)小于0.4％，電壓信號分辨率為±1μV，電流分辨率為100hA，功率檢出限為0.1pW。 自行設(shè)計并制造了薄膜溫差電材料的塞貝克系數(shù)測試系統(tǒng)及相關(guān)軟件。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)薄膜溫差材料的塞貝克電動勢、溫差、塞貝克系數(shù)的在線測量，并以圖形化的界面形式，實時顯示塞貝克電動勢一溫差曲線及冷、熱端溫度，溫差變化曲線等，還可同時給出相關(guān)系數(shù)、回歸精度等重要