高含量金屬氧化物水泥基復合材料Seebeck效應研究.pdf

1、碳纖維水泥基復合材料（Carbon Fiber Reinforced Cement-based Composites，簡稱CFRC）是一種新型的功能性材料，其主要應用領域包括：低品位熱能發(fā)電，大規(guī)模低成本能量收集或高效制熱。目前CFRC-Seebeck系數(shù)較低，仍是導致其熱電性能較差的主要原因之一，限制了CFRC在規(guī)?；芰渴占蚋咝е茻犷I域的應用。本文通過研究金屬氧化物、球磨處理金屬氧化物、球磨處理金屬氧化物-膨脹石墨、高含量金屬氧化

2、物水泥基復合材料、高含量金屬氧化物CFRC的Seebeck系數(shù)，最終得到CFRC-Seebeck系數(shù)的優(yōu)化途徑，并在模擬太陽輻照條件下，進行了CFRC能量轉換收集實驗。
　?。?）通過對金屬氧化物、經(jīng)球磨12 h處理金屬氧化物和球磨12 h處理金屬氧化物-膨脹石墨復合材料Seebeck系數(shù)的研究表征，結果表明：MnO2和Ni2O3粉末的Seebeck系數(shù)為2.28 mV/℃和2.57 mV/℃，球磨12 h處理的MnO2和Ni2O

3、3粉末Seebeck系數(shù)分別為2.57 mV/℃和21.00 mV/℃，球磨12 h處理對金屬氧化物Seebeck系數(shù)有提升作用，對MnO2粉末Seebeck系數(shù)提升較小，但對Ni2O3粉末Seebeck系數(shù)提升作用顯著；5.0 wt％膨脹石墨-球磨處理MnO2復合材料的Seebeck系數(shù)為13.00 mV/℃，電導率為6.70 S/cm，3.0 wt%膨脹石墨-球磨處理Ni2O3復合材料的Seebeck系數(shù)為22.00 mV/℃，電導

4、率為7.75 S/cm。膨脹石墨對球磨處理金屬氧化物（MnO2、Ni2O3）Seebeck系數(shù)影響較小，但對其電導率提升非常顯著。
　　（2）研究高含量金屬氧化物水泥基復合材料和高含量金屬氧化物CFRC的Seebeck系數(shù)。75 wt%金屬氧化物增強水泥基復合材料增強效果依次為Ni2O3、Fe2O3、Co2O3、MnO2（Seebeck系數(shù)為59.00 mV/℃、11.50 mV/℃、2.80 mV/℃、1.90 mV/℃），60

5、 wt%金屬氧化物增強水泥基復合材料增強效果依次為Fe2O3、Co2O3、MnO2、Ni2O3（Seebeck系數(shù)為43.00 mV/℃、8.20 mV/℃、2.80 mV/℃、0.10 mV/℃）；45 wt%金屬氧化物增強CFRC增強效果依次為Co2O3、Ni2O3、MnO2、Fe2O3（Seebeck系數(shù)為300.00 mV/℃、86.00 mV/℃、56.00 mV/℃、13.00 mV/℃），75 wt%金屬氧化物增強CFRC

6、增強效果依次為Co2O3、Ni2O3、Fe2O3、MnO2（Seebeck系數(shù)為275.00 mV/℃、25.00 mV/℃、6.80 mV/℃、6.00 mV/℃）。金屬氧化物的含量對水泥基復合材料和CFRC的Seebeck系數(shù)影響較大。金屬氧化物CFRC-Seebeck系數(shù)較CFRC空白樣提高3-4個數(shù)量級，相同條件相同摻量的金屬氧化物對CFRC-Seebeck系數(shù)增強效果比水泥基復合材料Seebeck系數(shù)增強效果更加顯著。

7、　　（3）研究含1.0 wt%碳纖維CFRC的Seebeck系數(shù)、電導率和熱導率，模擬太陽輻射下的能量收集實驗。在27℃時，最大熱電優(yōu)值達到1.334×10-7。實驗表征了CFRC在模擬太陽輻照條件下的能量收集過程，同時測量了輸出功率和收集的能量。模擬輻照條件下CFRC表面溫度可達到68℃，CFRC溫差為62℃，此時平板狀CFRC（面積為1 m2、厚度為20 mm）輸出功率為4.0-5.0μW。當模擬太陽輻照CFRC420 min后，每