אָנבאָטן סאַסטיינאַבאַל קוועלער פון עלעקטריע איז איינע פון ​​די וויכטיקסטע טשאַלאַנדזשיז פון דעם יאָרהונדערט. פאָרשונג געביטן אין ענערגיע כאַרוואַסטינג מאַטעריאַלס שטאַמען פון דעם מאָטיוואַציע, אַרייַנגערעכנט טערמאָעלעקטריק1, פאָטאָוואָלטאַיק2 און טערמאָפאָטאָוואָלטאַיקס3. כאָטש מיר פעלן מאַטעריאַלס און דעוויסעס וואָס זענען טויגעוודיק צו כאַרוואַסטן ענערגיע אין די דזשול קייט, פּיראָעלעקטרישע מאַטעריאַלס וואָס קענען קאָנווערטירן עלעקטרישע ענערגיע אין פּעריאָדישע טעמפּעראַטור ענדערונגען ווערן באַטראַכט ווי סענסאָרס4 און ענערגיע כאַרוואַסטערז5,6,7. דאָ האָבן מיר דעוועלאָפּעד אַ מאַקראָסקאָפּיש טערמיש ענערגיע כאַרוואַסטער אין דער פאָרעם פון אַ מולטישייר קאַפּאַסיטאָר געמאכט פון 42 גראַם פון בליי סקאַנדיום טאַנטאַלאַטע, וואָס פּראָדוצירט 11.2 דזש פון עלעקטרישע ענערגיע פּער טערמאָדאַנאַמיק ציקל. יעדער פּיראָעלעקטריש מאָדול קען דזשענערירן עלעקטרישע ענערגיע געדיכטקייט ביז 4.43 דזש קוביק סענטימעטער פּער ציקל. מיר ווייַזן אויך אַז צוויי אַזעלכע מאָדולן וואָס וועגן 0.3 ג זענען גענוג צו קאַנטיניואַסלי פּאַוער אויטאָנאָמיש ענערגיע כאַרוואַסטערז מיט עמבעדיד מיקראָקאָנטראָולערס און טעמפּעראַטור סענסאָרס. צום סוף, מיר ווייַזן אַז פֿאַר אַ טעמפּעראַטור קייט פון 10 ק, קענען די מולטישייר קאַפּאַסיטאָרן דערגרייכן 40% קאַרנאָט עפעקטיווקייַט. די אייגנשאפטן זענען צוליב (1) פעראעלעקטרישע פאזע ענדערונג פאר הויכע עפעקטיווקייט, (2) נידריגע ליעק-שטראם צו פארמיידן פארלוסטן, און (3) הויכע ברייקדאון וואלטאזש. די מאקראסקאפישע, סקאלירבארע און עפעקטיווע פיראעלעקטרישע מאכט הארוועסטערס איבערטראכטן טערמאעלעקטרישע מאכט דזשענעראציע.
קאַמפּערד צו די ספּיישאַל טעמפּעראַטור גראַדיענט פארלאנגט פֿאַר טערמאָעלעקטרישע מאַטעריאַלן, ענערגיע כאַרוואַסטינג פון טערמאָעלעקטרישע מאַטעריאַלן ריקווייערז טעמפּעראַטור סייקלינג איבער צייַט. דאָס מיינט אַ טערמאָדינאַמיש ציקל, וואָס איז בעסטער דיסקרייבד דורך די ענטראָפּיע (S)-טעמפּעראַטור (T) דיאַגראַם. פיגור 1a ווייזט אַ טיפּיש ST פּלאַנעווען פון אַ ניט-לינעאַר פּיראָעלעקטריש (NLP) מאַטעריאַל דעמאַנסטרייטינג אַ פעלד-געטריבן פעראָעלעקטריק-פּאַראַעלעקטריק פאַסע יבערגאַנג אין סקאַנדיום בליי טאַנטאַלאַטע (PST). די בלוי און גרין סעקשאַנז פון די ציקל אויף די ST דיאַגראַם קאָרעספּאָנדירן צו די קאָנווערטעד עלעקטרישע ענערגיע אין די אָלסאָן ציקל (צוויי יסאָטהערמאַל און צוויי יסאָפּאָל סעקשאַנז). דאָ מיר באַטראַכטן צוויי סייקאַלז מיט די זעלבע עלעקטרישע פעלד ענדערונג (פעלד אויף און אַוועק) און טעמפּעראַטור ענדערונג ΔT, כאָטש מיט פאַרשידענע ערשט טעמפּעראַטורעס. די גרין ציקל איז נישט ליגן אין די פאַסע יבערגאַנג געגנט און אַזוי האט אַ פיל קלענערער געגנט ווי די בלוי ציקל ליגן אין די פאַסע יבערגאַנג געגנט. אין די ST דיאַגראַם, די גרעסערע די געגנט, די גרעסער די געזאמלט ענערגיע. דעריבער, די פאַסע יבערגאַנג מוזן קלייַבן מער ענערגיע. די נויטווענדיקייט פֿאַר גרויסע שטח סייקלינג אין NLP איז זייער ענלעך צו דער נויטווענדיקייט פֿאַר עלעקטראָטהערמאַל אַפּלאַקיישאַנז9, 10, 11, 12 וואו PST מולטילייער קאַפּאַסיטאָרן (MLCs) און PVDF-באַזירטע טערפּאָלימערס האָבן לעצטנס געוויזן ויסגעצייכנט ריווערס פאָרשטעלונג. קאָאָלינג פאָרשטעלונג סטאַטוס אין ציקל 13,14,15,16. דעריבער, מיר האָבן אידענטיפיצירט PST MLCs פון אינטערעס פֿאַר טערמאַל ענערגיע כאַרוואַסטינג. די סאַמפּאַלז זענען גאָר דיסקרייבד אין די מעטהאָדס און קעראַקטערייזד אין סאַפּלעמענטאַרי הערות 1 (סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּיע), 2 (X-שטראַל דיפראַקשאַן) און 3 (קאַלאָרימעטריע).
א, סקיצע פון ​​אן ענטראפיע (S)-טעמפּעראַטור (T) פלאָט מיט עלעקטריש פעלד אן און אויס אנגעווענדעט צו NLP מאַטעריאַלן, ווייזנדיק פאַזע איבערגאַנגען. צוויי ענערגיע זאַמלונג ציקלען ווערן געוויזן אין צוויי פאַרשידענע טעמפּעראַטור זאָנעס. די בלויע און גרינע ציקלען פּאַסירן אינעווייניק און אַרויס די פאַזע איבערגאַנג, ריספּעקטיוולי, און ענדיגן זיך אין זייער פאַרשידענע געגנטן פון דער ייבערפלאַך. ב, צוויי DE PST MLC יוניפּאָלאַרע רינגען, 1 מם דיק, געמאָסטן צווישן 0 און 155 kV cm-1 ביי 20 °C און 90 °C, ריספּעקטיוולי, און די קאָרעספּאָנדירנדיקע אָלסאָן ציקלען. די אותיות ABCD באַציען זיך צו פאַרשידענע שטאַטן אין דעם אָלסאָן ציקל. AB: MLCs זענען אויפגעלאָדן געוואָרן צו 155 kV cm-1 ביי 20°C. BC: MLC איז געהאַלטן געוואָרן ביי 155 kV cm-1 און די טעמפּעראַטור איז געהויבן געוואָרן צו 90 °C. CD: MLC דיסטשאַרדזשד ביי 90°C. DA: MLC געקילט צו 20°C אין נול פעלד. די בלויע געגנט קאָרעספּאָנדירט צו דער אַרייַנגאַנג מאַכט וואָס איז נויטיק צו אָנהייבן דעם ציקל. די אָראַנדזשע געגנט איז די ענערגיע געזאַמלט אין איין ציקל. c, אויבערשטער פאנעל, וואלטאזש (שווארץ) און שטראם (רויט) קעגן צייט, נאכגעפאלגט בעת דעם זעלבן אָלסאָן ציקל ווי b. די צוויי איינלייגונגען רעפּרעזענטירן די פארשטארקונג פון וואלטאזש און שטראם אין שליסל פונקטן אין דעם ציקל. אין דעם אונטערשטן פאנעל, רעפּרעזענטירן די געלע און גרינע קורוועס די קארעספאנדירנדע טעמפעראטור און ענערגיע קורוועס, בהתאמה, פאר א 1 מ"מ דיקן MLC. ענערגיע ווערט אויסגערעכנט פון די שטראם און וואלטאזש קורוועס אויפן אויבערשטן פאנעל. נעגאטיווע ענערגיע קארעספאנדירט צו דער געזאמלטער ענערגיע. די טריט וואס קארעספאנדירן צו די גרויסע אותיות אין די פיר פיגורן זענען די זעלבע ווי אין דעם אָלסאָן ציקל. דער ציקל AB'CD קארעספאנדירט צום סטירלינג ציקל (צוגעלייגטע נאטיץ 7).
וואו E און D זענען די עלעקטרישע פעלד און די עלעקטרישע פארשייבונג פעלד, בהתאמה. Nd קען באקומען ווערן אומדירעקט פון די DE קרייז (פיגור 1ב) אדער גלייך דורך אנפאנגען א טערמאדינאמישן ציקל. די נוצלעכסטע מעטאדן זענען באשריבן געווארן דורך אולסן אין זיין פיאניער ארבעט אויף זאמלען פיראעלעקטרישע ענערגיע אין די 1980ער יארן.
אויף פיגור 1ב ווייזט מען צוויי מאנאפאלארע DE שלייפן פון 1 מ"מ דיקע PST-MLC ספעצימענס צוזאמענגעשטעלט ביי 20 °C און 90 °C, בהתאמה, איבער א קייט פון 0 ביז 155 kV cm-1 (600 V). די צוויי ציקלען קענען גענוצט ווערן צו אומדירעקט אויסרעכענען די ענערגיע געזאמלט דורך דעם אָלסאָן ציקל געוויזן אין פיגור 1א. אין פאַקט, דער אָלסאָן ציקל באשטייט פון צוויי יסאָפעלד צווייגן (דאָ, נול פעלד אין דעם DA צווייג און 155 kV cm-1 אין דעם BC צווייג) און צוויי יסאָטהערמאַל צווייגן (דאָ, 20°С און 20°С אין דעם AB צווייג). C אין דעם CD צווייג) די ענערגיע געזאמלט בעת דעם ציקל קארעספאנדירט צו די אראנדזשע און בלויע ראיאנען (EdD אינטעגראל). די געזאמלטע ענערגיע Nd איז דער חילוק צווישן אינפוט און אויטפוט ענערגיע, ד"ה נאר די אראנדזשע געגנט אין פיגור 1ב. דעם באַזונדערן אָלסאָן ציקל גיט א Nd ענערגיע געדיכטקייט פון 1.78 J cm-3. דער סטירלינג ציקל איז אן אלטערנאטיוו צום אָלסאָן ציקל (צוגאב נאטיץ 7). ווייל די קאנסטאנטע לאדונג שטאפל (אפענע קרייז) איז גרינגער צו דערגרייכן, דערגרייכט די ענערגיע געדיכטקייט ארויסגענומען פון פיגור 1ב (ציקל AB'CD) 1.25 דזש קוביק סענטימעטער. דאס איז נאר 70% פון וואס דער אָלסאָן ציקל קען זאמלען, אבער פשוטע האַרוועסטינג עקוויפּמענט טוט דאס.
דערצו, האבן מיר גלייך געמאסטן די ענערגיע וואס איז געזאמלט געווארן בעת ​​דעם אלסאן ציקל דורך ענערדזשייזירן דעם PST MLC ניצנדיג א לינקאם טעמפעראטור קאנטראל סטאדיום און א קוואל מעטער (מעטאד). פיגור 1c אויבן און אין די באטרעפנדע איינלייגונגען ווייזט דעם שטראם (רויט) און וואלטאזש (שווארץ) געזאמלט אויף דעם זעלבן 1 מ"מ דיקן PST MLC ווי פארן DE שלייף וואס גייט אדורך דעם זעלבן אלסאן ציקל. דער שטראם און וואלטאזש מאכן עס מעגליך צו רעכענען די געזאמלטע ענערגיע, און די קורוועס ווערן געוויזן אין פיגור 1c, אונטן (גרין) און טעמפעראטור (געל) איבערן גאנצן ציקל. די אותיות ABCD רעפרעזענטירן דעם זעלבן אלסאן ציקל אין פיגור 1. MLC אויפלאדונג פאסירט בעת דעם AB פוס און ווערט דורכגעפירט ביי א נידריגן שטראם (200 µA), אזוי קען קוואל מעטער ריכטיג קאנטראלירן אויפלאדונג. די קאנסעקווענץ פון דעם קאנסטאנטן אנפאנג שטראם איז אז די וואלטאזש קורווע (שווארצע קורווע) איז נישט לינעאר צוליב דעם נישט-לינעארן פאטענציאלן פארשייבונג פעלד D PST (פיגור 1c, אויבן איינלייגונג). ביים סוף פון אויפלאדונג, ווערט 30 mJ עלעקטרישע ענערגיע געהאלטן אין דעם MLC (פונקט B). דער MLC ווערט דעמאָלט וואַרעם און אַ נעגאַטיווער קראַנט (און דעריבער אַ נעגאַטיווער קראַנט) ווערט פּראָדוצירט בשעת די וואָולטאַזש בלייבט ביי 600 V. נאָך 40 סעקונדעס, ווען די טעמפּעראַטור האָט דערגרייכט אַ פּלאַטאָ פון 90 °C, איז דער קראַנט קאָמפּענסירט געוואָרן, כאָטש די שריט מוסטער האָט פּראָדוצירט אין דעם קרייז אַן עלעקטרישע מאַכט פון 35 mJ בעת דעם יסאָפעלד (צווייטע ינסערט אין בילד 1c, אויבן). די וואָולטאַזש אויף דעם MLC (צווייג CD) ווערט דעמאָלט רעדוצירט, וואָס רעזולטירט אין אַן נאָך 60 mJ פון עלעקטרישע אַרבעט. די גאַנץ אַרויסגאַנג ענערגיע איז 95 mJ. די געזאַמלטע ענערגיע איז דער חילוק צווישן די אַרייַנגאַנג און אַרויסגאַנג ענערגיע, וואָס גיט 95 – 30 = 65 mJ. דאָס קאָרעספּאָנדירט צו אַן ענערגיע געדיכטקייט פון 1.84 J cm-3, וואָס איז זייער נאָענט צו די Nd עקסטראַקטעד פון די DE רינג. די רעפּראָדוצירבאַרקייט פון דעם אָלסאָן ציקל איז געווען ברייט טעסטעד (צוגאב נאָטיץ 4). דורך ווייטער פארגרעסערן וואלטאזש און טעמפעראטור, האבן מיר דערגרייכט 4.43 דזש קאמפיוטער-3 ניצנדיק אולסן ציקלען אין א 0.5 מ"מ דיקן PST MLC איבער א טעמפעראטור קייט פון 750 V (195 kV קאמפיוטער-1) און 175 °C (צוגאב נאטיץ 5). דאס איז פיר מאל גרעסער ווי די בעסטע פערפארמענס באריכטעט אין דער ליטעראטור פאר דירעקטע אולסאן ציקלען און איז באקומען געווארן אויף דינע פילמען פון Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3 (PMN-PT) (1.06 דזש קאמפיוטער-3)18 (קאפיוטער-3). צוגאב טאבעלע 1 פאר מער ווערטן אין דער ליטעראטור. די פאָרשטעלונג איז דערגרייכט געוואָרן צוליב דעם זייער נידעריקן ליקאַדזש קראַנט פון די MLCs (<10−7 A ביי 750 V און 180 °C, זעט דעטאַלן אין סאַפּלעמענטאַרי נאָטיץ 6) - אַ קריטישער פּונקט דערמאָנט דורך סמיט און אַנדערע19 - אין קאַנטראַסט צו די מאַטעריאַלן געניצט אין פריערדיקע שטודיעס17,20. די פאָרשטעלונג איז דערגרייכט געוואָרן צוליב דעם זייער נידעריקן ליקאַדזש קראַנט פון די MLCs (<10−7 A ביי 750 V און 180 °C, זעט דעטאַלן אין סאַפּלעמענטאַרי נאָטיץ 6) - אַ קריטישער פּונקט דערמאָנט דורך סמיט און אַנדערע19 - אין קאַנטראַסט צו די מאַטעריאַלן געניצט אין פריערדיקע שטודיעס17,20. אויב איר האָבן אַ קאַנסאַנטריישאַן פון די MLC (<10-7 ביז 750 ℃ ​​צו 180 ℃ ביז 10 ℃. в дополнительном примечании 6) — קריטישע מאָמענט, упомянутый Смитом и др. 19 — в отличие от к материалам, использованным в более ранних исследованиях17,20. די אייגנשאפטן זענען דערגרייכט געוואָרן צוליב דעם זייער נידעריקן ליקאַדזש-שטראָם פון די MLCs (<10–7 A ביי 750 V און 180 °C, זעט סאַפּלעמענטאַרי נאָטיץ 6 פֿאַר פרטים) – אַ קריטישער פּונקט דערמאָנט דורך סמיט און אַנדערע 19 – אין קאָנטראַסט צו מאַטעריאַלן געניצט אין פריערדיקע שטודיעס17,20.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中的详细信息）——סמיט 等人19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 7,20由于 这些 mlc 的 泄漏 非常 （在 在 在 750 V 和 180 ° C 时 <10-7 א , 参见 补充 6 说信息)相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下，已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料17.20。 די נוצן פון די MLC איז ניט מער (<10-7 צו 750 ף און 180 ℃, אַ מינימום פון 750 ℃ ​​און 180 ℃. ключевой момент, упомянутый Смитом и др. 19 — для сравнения, были достигнуты эти характеристики. זינט דער ליקאַדזש קראַנט פון די MLCs איז זייער נידעריק (<10–7 A ביי 750 V און 180 °C, זען סאַפּלעמענטאַרי נאָטיץ 6 פֿאַר פרטים) – אַ שליסל פונט דערמאנט דורך סמיט און אַנדערע 19 – פֿאַר פאַרגלייַך, די פאָרשטעלונגען זענען דערגרייכט.צו מאַטעריאַלן געניצט אין פריערדיקע שטודיעס 17,20.
די זעלבע באדינגונגען (600 וואלט, 20–90 °C) זענען געווען אנגעווענדט צום סטירלינג ציקל (צוגאב נאטיץ 7). ווי ערווארטעט פון די רעזולטאטן פון דעם DE ציקל, איז די אויסבעטונג געווען 41.0 mJ. איינע פון ​​די מערסט אויפפאלנדע אייגנשאפטן פון סטירלינג ציקלען איז זייער מעגלעכקייט צו פארשטארקן דעם ערשטן וואלטאזש דורך דעם טערמאעלעקטרישן עפעקט. מיר האבן באמערקט א וואלטאזש געווינס פון ביז 39 (פון אן ערשטן וואלטאזש פון 15 וואלט ביז אן ענד וואלטאזש פון ביז 590 וואלט, זעה צוגאב בילד 7.2).
נאך א אונטערשיידנדיקע אייגנשאפט פון די MLCs איז אז זיי זענען מאקראסקאפישע אביעקטן גרויס גענוג צו זאמלען ענערגיע אין די דזשול קייט. דעריבער, האבן מיר קאנסטרואירט א פראטאטיפ הארוועסטער (HARV1) ניצנדיק 28 MLC PST 1 מ"מ דיק, נאכפאלגנדיג דעם זעלבן פאראלעלן פלאטן דיזיין באשריבן דורך טארעללא עט אל.14, אין א 7×4 מאטריץ ווי געוויזן אין פיג. די היץ-טראגנדיקע דיעלעקטרישע פליסיקייט אין די מאַניפאָולד ווערט פארטריבן דורך א פעריסטאלטישער פאמפ צווישן צוויי רעזערווארן וואו די פליסיקייט טעמפעראטור ווערט געהאלטן קאנסטאנט (מעטאד). זאמלט ביז 3.1 דזש ניצנדיק דעם אָלסאָן ציקל באשריבן אין פיג. 2a, איזאטהערמישע ראיאנען ביי 10°C און 125°C און איזאפילד ראיאנען ביי 0 און 750 V (195 kV cm-1). דאס קארעספאנדירט צו אן ענערגיע געדיכטקייט פון 3.14 דזש cm-3. ניצנדיק דעם קאמביין, זענען מעסטונגען גענומען געווארן אונטער פארשידענע באדינגונגען (פיג. 2b). באַמערקט אַז 1.8 דזש איז באַקומען געוואָרן איבער אַ טעמפּעראַטור קייט פון 80 °C און אַ וואָולטאַזש פון 600 V (155 kV cm-1). דאָס איז אין גוטער הסכמה מיט די פריער דערמאָנטע 65 mJ פֿאַר 1 מם דיק PST MLC אונטער די זעלבע באַדינגונגען (28 × 65 = 1820 mJ).
א, עקספּערימענטאַלע סעטאַפּ פון אַן צוזאַמענגעשטעלטן HARV1 פּראָטאָטיפּ באַזירט אויף 28 MLC PSTs 1 מם דיק (4 רייען × 7 קאָלומס) וואָס לויפן אויף אָלסאָן ציקלען. פֿאַר יעדן פון די פיר ציקל טריט, טעמפּעראַטור און וואָולטאַזש ווערן צוגעשטעלט אין דעם פּראָטאָטיפּ. דער קאָמפּיוטער טרייבט אַ פּעריסטאַלטיק פּאָמפּע וואָס צירקולירט אַ דיעלעקטרישע פליסיקייט צווישן די קאַלטע און הייסע רעזערוואַרן, צוויי ווענטילן, און אַ מאַכט מקור. דער קאָמפּיוטער ניצט אויך טערמאָקאָופּל צו זאַמלען דאַטן וועגן דעם וואָולטאַזש און קראַנט צוגעשטעלט צום פּראָטאָטיפּ און די טעמפּעראַטור פון דעם קאָמביין פון דער מאַכט צושטעל. ב, ענערגיע (קאָליר) געזאַמלט דורך אונדזער 4×7 MLC פּראָטאָטיפּ קעגן טעמפּעראַטור קייט (X-אַקס) און וואָולטאַזש (Y-אַקס) אין פאַרשידענע עקספּערימענטן.
א גרעסערע ווערסיע פון ​​דעם האַרוועסטער (HARV2) מיט 60 PST MLC 1 מ"מ דיק און 160 PST MLC 0.5 מ"מ דיק (41.7 ג אַקטיוו פּיראָעלעקטריש מאַטעריאַל) האָט געגעבן 11.2 דזש (צוגאב נאָטיץ 8). אין 1984, האָט אָלסען געמאַכט אַן ענערגיע האַרוועסטער באַזירט אויף 317 ג פון אַ צין-דאָפּט Pb(Zr,Ti)O3 קאַמפּאַונד וואָס איז פעהיק צו דזשענערירן 6.23 דזש עלעקטריע ביי אַ טעמפּעראַטור פון אַרום 150 °C (רעף. 21). פֿאַר דעם קאָמביין, איז דאָס דער איינציקער אַנדערער ווערט וואָס איז בנימצא אין דעם דזשול קייט. עס האָט באַקומען נאָר איבער האַלב דעם ווערט וואָס מיר האָבן דערגרייכט און כּמעט זיבן מאָל די קוואַליטעט. דאָס מיינט אַז די ענערגיע געדיכטקייט פון HARV2 איז 13 מאָל העכער.
דער HARV1 ציקל פעריאד איז 57 סעקונדעס. דאס האט פראדוצירט 54 mW פון מאכט מיט 4 רייען פון 7 קאלום'ס פון 1 מ"מ דיקע MLC סעטס. צו עס נעמען נאך א שריט ווייטער, האבן מיר געבויט א דריטן קאמביין (HARV3) מיט א 0.5 מ"מ דיקן PST MLC און ענליכע סעטאפ צו HARV1 און HARV2 (צוגאב נאטיץ 9). מיר האבן געמאסטן א טערמאליזאציע צייט פון 12.5 סעקונדעס. דאס קארעספאנדירט צו א ציקל צייט פון 25 סעקונדעס (צוגאב פיג. 9). די געזאמלטע ענערגיע (47 mJ) גיט אן עלעקטרישע מאכט פון 1.95 mW פער MLC, וואס דערמיט ערלויבט אונז זיך פארצושטעלן אז HARV2 פראדוצירט 0.55 W (אומגעפער 1.95 mW × 280 PST MLC 0.5 מ"מ דיקע). דערצו, האבן מיר סימולירט היץ טראנספער ניצנדיג ענדליכע עלעמענט סימולאציע (COMSOL, צוגאב נאטיץ 10 און צוגאב טאבעלעס 2–4) קארעספאנדירנדיג צו די HARV1 עקספערימענטן. ענדלעכע עלעמענט מאָדעלירונג האט געמאכט מעגלעך צו פאָרויסזאָגן מאַכט ווערטן כּמעט אַ סדר פון מאַגניטוד העכער (430 mW) פֿאַר די זעלבע נומער פון PST קאָלאָנעס דורך דין די MLC צו 0.2 מם, ניצן וואַסער ווי אַ קילמאַטעריאַל, און צוריקשטעלן די מאַטריץ צו 7 רייען. × 4 קאָלאָנעס (אין אַדישאַן צו , עס זענען געווען 960 mW ווען דער טאַנק איז געווען לעבן די קאַמביין, סאַפּלעמענטאַרי פיג. 10b).
כדי צו דעמאנסטרירן די נוצלעכקייט פון דעם קאלעקטאר, איז א סטירלינג ציקל געווארן אנגעווענדעט צו א זעלבשטענדיגן דעמאנסטראטאר באשטייענדיג פון נאר צוויי 0.5 מ"מ דיקע PST MLCs אלס היץ קאלעקטארס, א הויך וואלטאזש סוויטש, א נידעריג וואלטאזש סוויטש מיט סטארעדזש קאפאציטאר, א DC/DC קאנווערטער, א נידעריג-פאווער מיקראקאנטראלער, צוויי טערמאקאפלס און בוסט קאנווערטער (צוגאב נאטיץ 11). די קרייז פארלאנגט אז דער סטארעדזש קאפאציטאר זאל אנפאנגס ווערן אויפגעלאדן ביי 9V און דערנאך ארבעט אויטאנאמיש בשעת די טעמפעראטור פון די צוויי MLCs ריינדזשט פון -5°C ביז 85°C, דא אין ציקלען פון 160 סעקונדעס (עטלעכע ציקלען ווערן געוויזן אין צוגאב נאטיץ 11). באמערקענסווערט, צוויי MLCs וואס וועגן נאר 0.3 ג קענען אויטאנאמיש קאנטראלירן דעם גרויסן סיסטעם. נאך אן אינטערעסאנטע אייגנשאפט איז אז דער נידעריג וואלטאזש קאנווערטער איז פעאיג צו קאנווערטירן 400V צו 10-15V מיט 79% עפעקטיווקייט (צוגאב נאטיץ 11 און צוגאב פיגור 11.3).
צום סוף, האָבן מיר עוואַלויִרט די עפעקטיווקייט פון די MLC מאָדולן אין קאָנווערטירן טערמישע ענערגיע אין עלעקטרישע ענערגיע. דער קוואַליטעט פאַקטאָר η פון עפעקטיווקייט איז דעפינירט ווי די פאַרהעלטעניש פון די געדיכטקייט פון די געזאַמלטע עלעקטרישע ענערגיע Nd צו די געדיכטקייט פון די צוגעשטעלטע היץ Qin (צוגאב נאָטיץ 12):
פיגורן 3a,b ווײַזן די עפֿיקאַציע η און פּראָפּאָרציאָנעלע עפֿיקאַציע ηr פֿון דעם אָלסען ציקל, בהתאמה, ווי אַ פֿונקציע פֿון דער טעמפּעראַטור־ראַנגע פֿון אַ 0.5 מ״מ דיק PST MLC. ביידע דאַטן־זאַמלונגען ווערן געגעבן פֿאַר אַן עלעקטרישן פֿעלד פֿון 195 kV cm⁻¹. די עפֿיקאַציע \(\this\) דערגרייכט 1.43%, וואָס איז עקוויוואַלענט צו 18% פֿון ηr. אָבער, פֿאַר אַ טעמפּעראַטור־ראַנגע פֿון 10 K פֿון 25 °C ביז 35 °C, דערגרייכט ηr ווערטן ביז 40% (בלויער קורווע אין פֿיגור 3b). דאָס איז צוויי מאָל דער באַקאַנטער ווערט פֿאַר NLP מאַטעריאַלן רעקאָרדירט ​​אין PMN-PT פֿילמען (ηr = 19%) אין דער טעמפּעראַטור־ראַנגע פֿון 10 K און 300 kV cm⁻¹ (רעפֿ. 18). טעמפּעראַטור־ראַנגען אונטער 10 K זענען נישט באַטראַכט געוואָרן ווײַל די טערמישע היסטערעזיס פֿון די PST MLC איז צווישן 5 און 8 K. דערקענונג פֿון דעם פּאָזיטיוון עפֿעקט פֿון פֿאַזע־טראַנזישאַנז אויף עפֿיקאַציע איז קריטיש. אין פאַקט, די אָפּטימאַלע ווערטן פון η און ηr ווערן כּמעט אַלע באַקומען ביי דער אָנהייב טעמפּעראַטור Ti = 25°C אין בילדער 3a,b. דאָס איז צוליב אַ נאָענטן פאַזע איבערגאַנג ווען קיין פעלד ווערט נישט געווענדט און די קירי טעמפּעראַטור TC איז אַרום 20°C אין די MLCs (צוגאב נאָטיץ 13).
a,b, די עפעקטיווקייט η און די פּראָפּאָרציאָנעלע עפעקטיווקייט פון דעם אָלסאָן ציקל (a)\({\eta }_{{\rm{r}}}=\eta /{\eta}_{{\rm{קאַרנאָט}} פֿאַר די מאַקסימום עלעקטרישע דורך אַ פעלד פון 195 kV cm-1 און פֿאַרשידענע אָנהייב טעמפּעראַטורן Ti, }}\,\)(b) פֿאַר די MPC PST 0.5 מם דיק, דיפּענדינג אויף די טעמפּעראַטור אינטערוואַל ΔTspan.
די לעצטע באַאָבאַכטונג האט צוויי וויכטיקע אימפּליקאַציעס: (1) יעדער עפעקטיווער ציקל מוז אָנהייבן ביי טעמפּעראַטורן העכער TC כּדי אַ פעלד-אינדוצירטע פאַזע איבערגאַנג (פון פּאַראַעלעקטריש צו פעראָעלעקטריש) זאָל פּאַסירן; (2) די מאַטעריאַלן זענען מער עפעקטיוו ביי לויף צייטן נאָענט צו TC. כאָטש גרויס-וואָג עפעקטיווקייטן ווערן געוויזן אין אונדזערע עקספּערימענטן, דערלויבט דער באַגרענעצטער טעמפּעראַטור קייט אונדז נישט צו דערגרייכן גרויסע אַבסאָלוטע עפעקטיווקייטן צוליב דעם קאַרנאָט לימיט (\(\Delta T/T\)). אָבער, די אויסגעצייכנטע עפעקטיווקייט דעמאָנסטרירט דורך די PST MLCs רעכטפארטיגט אָלסען ווען ער דערמאָנט אַז "אַן אידעאַלער קלאַס 20 רעגענעראַטיווער טערמאָעלעקטרישער מאָטאָר וואָס אַרבעט ביי טעמפּעראַטורן צווישן 50 °C און 250 °C קען האָבן אַן עפעקטיווקייט פון 30%"17. צו דערגרייכן די ווערטן און פּרובירן דעם קאָנצעפּט, וואָלט עס זיין נוצלעך צו נוצן דאָפּירטע PSTs מיט פאַרשידענע TCs, ווי שטודירט דורך שעבאַנאָוו און באָרמאַן. זיי האָבן געוויזן אַז TC אין PST קען וואַרייִרן פון 3°C (Sb דאָפּינג) צו 33°C (Ti דאָפּינג) 22. דעריבער, מיר שאַפן די כייפּאַטאַסאַז אַז די קומענדיקע דור פּיראָעלעקטרישע רעגענעראַטאָרן באַזירט אויף דאָפּירטע PST MLCs אָדער אַנדערע מאַטעריאַלן מיט אַ שטאַרקן ערשטן-אָרדענונג פאַזע איבערגאַנג קענען קאָנקורירן מיט די בעסטע מאַכט האַרוועסטערס.
אין דעם שטודיע, האָבן מיר אויסגעפאָרשט MLCs געמאַכט פון PST. די דעווייסעס באַשטייען פון אַ סעריע פון ​​Pt און PST עלעקטראָדן, וואו עטלעכע קאַפּאַסיטאָרן זענען פארבונדן אין פּאַראַלעל. PST איז אויסגעקליבן געוואָרן ווייל עס איז אַן אויסגעצייכנט EC מאַטעריאַל און דעריבער אַ פּאָטענציעל אויסגעצייכנט NLP מאַטעריאַל. עס ווייזט אַ שאַרפן ערשטער-אָרדענונג פעראָעלעקטריש-פּאַראַעלעקטריש פאַזע יבערגאַנג אַרום 20 °C, וואָס ווייַזט אַז זייַן ענטראָפּיע ענדערונגען זענען ענלעך צו די געוויזן אין בילד 1. ענלעכע MLCs זענען גאָר באַשריבן געוואָרן פֿאַר EC13,14 דעווייסעס. אין דעם שטודיע, האָבן מיר גענוצט 10.4 × 7.2 × 1 מם³ און 10.4 × 7.2 × 0.5 מם³ MLCs. MLCs מיט אַ גרעב פון 1 מם און 0.5 מם זענען געמאַכט פון 19 און 9 לייַערס פון PST מיט אַ גרעב פון 38.6 µm, ריספּעקטיוולי. אין ביידע פאַלן, איז די ינער PST שיכט געשטעלט געוואָרן צווישן 2.05 µm דיקע פּלאַטינום עלעקטראָדן. דער פּלאַן פון די MLCs נעמט אָן אַז 55% פון די PSTs זענען אַקטיוו, וואָס קאָרעספּאָנדירט צו דעם טייל צווישן די עלעקטראָדן (צוגאב נאָטיץ 1). די אַקטיווע עלעקטראָד שטח איז געווען 48.7 מ״מ² (צוגאב טאַבעלע 5). MLC PST איז צוגעגרייט געוואָרן דורך סאָליד פאַזע רעאַקציע און קאַסטינג מעטאָד. די פרטים פון דעם צוגרייטונג פּראָצעס זענען שוין באַשריבן געוואָרן אין אַ פריערדיקן אַרטיקל14. איינער פון די אונטערשיידן צווישן PST MLC און דעם פריערדיקן אַרטיקל איז די סדר פון B-סייטס, וואָס שטאַרק אַפעקטירט די פאָרשטעלונג פון EC אין PST. די סדר פון B-סייטס פון PST MLC איז 0.75 (צוגאב נאָטיץ 2) באַקומען דורך סינטערינג ביי 1400°C נאכגעגאנגען דורך הונדערטער שעה לאַנג אַנילינג ביי 1000°C. פֿאַר מער אינפֿאָרמאַציע וועגן PST MLC, זען צוגאב נאָטעס 1-3 און צוגאב טאַבעלע 5.
די הויפּט קאָנצעפּט פון דעם שטודיע איז באַזירט אויף דעם אָלסאָן ציקל (פיגור 1). פֿאַר אַזאַ ציקל, דאַרפֿן מיר אַ הייס און קאַלט רעזערוואַר און אַ מאַכט צושטעל וואָס איז טויגעוודיק צו מאָניטאָרירן און קאָנטראָלירן די וואָולטאַזש און קראַנט אין די פֿאַרשידענע MLC מאָדולן. די דירעקטע ציקלען האָבן גענוצט צוויי פֿאַרשידענע קאָנפיגוראַציעס, נעמלעך (1) לינקאַם מאָדולן וואָס הייצן און קילן איין MLC פֿאַרבונדן צו אַ Keithley 2410 מאַכט מקור, און (2) דריי פּראָטאָטיפּן (HARV1, HARV2 און HARV3) אין פּאַראַלעל מיט דער זעלבער מקור ענערגיע. אין דעם לעצטן פאַל, איז אַ דיעלעקטרישע פליסיקייט (סיליקאָן אויל מיט אַ וויסקאָסיטי פון 5 cP ביי 25°C, געקויפט פון Sigma Aldrich) גענוצט געוואָרן פֿאַר היץ וועקסל צווישן די צוויי רעזערוואַרן (הייס און קאַלט) און די MLC. דער טערמישער רעזערוואַר באַשטייט פון אַ גלאָז קאַנטיינער אָנגעפילט מיט דיעלעקטרישע פליסיקייט און געשטעלט אויף שפּיץ פון דער טערמישער פּלאַטע. קאַלטע סטאָרידזש באַשטייט פון אַ וואַסער וואַנע מיט פליסיקע רערן וואָס אַנטהאַלטן דיעלעקטרישע פליסיקייט אין אַ גרויסן פּלאַסטיק קאַנטיינער אָנגעפילט מיט וואַסער און אייז. צוויי דריי-וועג פּינטש ווענטילן (געקויפט פון ביאָ-כעם פלוידיקס) זענען געשטעלט געוואָרן ביי יעדן עק פון דעם קאָמביין צו ריכטיק איבערגיין פליסיקייט פון איין רעזערוואַר צו אַן אַנדערן (פיגור 2אַ). צו זיכער מאַכן טערמישן גלייכגעוויכט צווישן דעם PST-MLC פּעקל און דעם קילמאַטעריאַל, איז דער ציקל-פּעריאָד פֿאַרלענגערט געוואָרן ביז די אַרייַנגאַנג און אַרויסגאַנג טערמאָקאָפּלס (אַזוי נאָענט ווי מעגלעך צום PST-MLC פּעקל) האָבן געוויזן די זעלבע טעמפּעראַטור. דער פּיטהאָן סקריפּט פאַרוואַלטעט און סינגקראַנייזירט אַלע אינסטרומענטן (קוואַל מעטערס, פּאָמפּעס, ווענטילן און טערמאָקאָפּלס) צו לויפן דעם ריכטיקן אָלסאָן ציקל, ד"ה דער קילמאַטעריאַל שלייף הייבט אָן צו דורכגיין דעם PST סטעק נאָכדעם וואָס דער קוואַל מעטער איז אויפגעלאָדן אַזוי אַז זיי וואַרעמען זיך אויף ביי דער געוואונטשענער אָנגעווענדטער וואָולטאַזש פֿאַר אַ געגעבענעם אָלסאָן ציקל.
אדער, מיר האבן באשטעטיקט די דירעקטע מעסטונגען פון געזאמלטע ענערגיע מיט אינדירעקטע מעטאדן. די אינדירעקטע מעטאדן זענען באזירט אויף עלעקטרישע פארשייבונג (D) – עלעקטרישע פעלד (E) פעלד שלייפן געזאמלט ביי פארשידענע טעמפעראטורן, און דורך אויסרעכענען די שטח צווישן צוויי DE שלייפן, קען מען גענוי אפשאצן וויפיל ענערגיע קען געזאמלט ווערן, ווי געוויזן אין דער פיגור. אין פיגור 2. .1ב. די DE שלייפן ווערן אויך געזאמלט מיט Keithley קוואל מעטערס.
אכט און צוואנציק 1 מ"מ דיקע PST MLCs זענען צוזאמענגעשטעלט געווארן אין א 4-ריי, 7-קאלום פאראלעלע פלאטע סטרוקטור לויטן דיזיין באשריבן אין דער רעפערענץ. 14. די פליסיקייט שפאלט צווישן PST-MLC רייען איז 0.75 מ"מ. דאס ווערט דערגרייכט דורך צולייגן שטרייפן פון צוויי-זייטיגע טייפ אלס פליסיקייט ספעיסער ארום די ברעגן פון די PST MLC. די PST MLC איז עלעקטריש פארבונדן אין פאראלעל מיט א זילבערנע עפאקסי בריק אין קאנטאקט מיט די עלעקטראד פירער. דערנאך זענען דראטן געקליבט געווארן מיט זילבערנע עפאקסי רעזין צו יעדער זייט פון די עלעקטראד טערמינאלן פאר פארבינדונג צו דער מאכט צושטעל. צום סוף, אריינשטעלן די גאנצע סטרוקטור אין די פאליאלעפין שלאנג. די לעצטע איז געקליבט צו די פליסיקייט רער צו זיכער מאכן געהעריגע פארזיגלונג. צום סוף, 0.25 מ"מ דיקע K-טיפ טערמאקאפלס זענען געבויט געווארן אין יעדן עק פון די PST-MLC סטרוקטור צו מאניטארירן די אריינגאנג און ארויסגאנג פליסיקייט טעמפעראטורן. צו טון דאס, מוז די שלאנג ערשט ווערן פערפארירט. נאך אינסטאלירן די טערמאקאפל, צולייגן די זעלבע קליי ווי פריער צווישן די טערמאקאפל שלאנג און דראט צו צוריקשטעלן די פארזיגלונג.
אַכט באַזונדערע פּראָטאָטיפּן זענען געבויט געוואָרן, פֿיר פֿון וועלכע האָבן געהאַט 40 0.5 מ״מ דיקע MLC PSTs פֿאַרטיילט ווי פּאַראַלעלע פּלאַטעס מיט 5 קאָלומען און 8 רייען, און די איבעריקע פֿיר האָבן געהאַט 15 1 מ״מ דיקע MLC PSTs יעדער, אין אַ 3-קאָלומען × 5-ריי פּאַראַלעלע פּלאַטע סטרוקטור. די גאַנצע צאָל PST MLCs געניצט איז געווען 220 (160 0.5 מ״מ דיק און 60 PST MLC 1 מ״מ דיק). מיר רופֿן די צוויי סוב-איינהייטן HARV2_160 און HARV2_60. די פֿליסיקייט שפּאַלט אין דעם פּראָטאָטיפּ HARV2_160 באַשטייט פֿון צוויי צוויי-זײַטיקע טעיפּס 0.25 מ״מ דיק מיט אַ דראָט 0.25 מ״מ דיק צווישן זיי. פֿאַר דעם HARV2_60 פּראָטאָטיפּ, האָבן מיר איבערגעחזרט די זעלבע פּראָצעדור, אָבער ניצנדיק 0.38 מ״מ דיקן דראָט. פֿאַר סימעטריע, האָבן HARV2_160 און HARV2_60 זייערע אייגענע פֿליסיקייט קרייזן, פּאָמפּעס, ווענטילן און קאַלטע זייט (צוגאב נאָטיץ 8). צוויי HARV2 איינהייטן טיילן זיך א היץ רעזערוואַר, א 3 ליטער קאַנטיינער (30 ס״מ x 20 ס״מ x 5 ס״מ) אויף צוויי הייסע פּלאַטעס מיט ראָטירנדיקע מאַגנעטן. אַלע אַכט יחיד פּראָטאָטיפּן זענען עלעקטריש פארבונדן אין פּאַראַלעל. די HARV2_160 און HARV2_60 סוב-איינהייטן אַרבעטן סיימאַלטייניאַסלי אין די אָלסאָן ציקל, וואָס רעזולטירט אין אַן ענערגיע שניט פון 11.2 דזשאָול.
לייגט אריין א 0.5 מ״מ דיקע PST MLC אין א פאליאלעפין שלאנג מיט צוויי-זייטיגן טייפ און דראט אויף ביידע זייטן כדי צו שאפן פלאץ פארן פליסן. צוליב זיין קליינער גרייס, איז דער פראטאטיפ געשטעלט געווארן נעבן א הייסן אדער קאלטן רעזערוואר ווענטיל, מינימיזירנדיק ציקל צייטן.
אין PST MLC, ווערט א קאנסטאנט עלעקטריש פעלד אנגעווענדעט דורך אנווענדן א קאנסטאנטע וואלטאזש צום הייצונגס-צווייג. אלס רעזולטאט, ווערט א נעגאטיווער טערמישער שטראם געשאפן און ענערגיע ווערט געהאלטן. נאכן הייצן דעם PST MLC, ווערט דאס פעלד אוועקגענומען (V = 0), און די ענערגיע וואס איז געהאלטן דערין ווערט צוריקגעגעבן צום קוואל-ציילער, וואס קארעספאנדירט צו נאך איין ביישטייער פון דער געזאמלטער ענערגיע. צום סוף, מיט א וואלטאזש V = 0 אנגעווענדעט, ווערן די MLC PSTs אפגעקילט צו זייער אנפאנגס-טעמפעראטור כדי דער ציקל זאל קענען ווידער אנהייבן. אין דעם שטאפל, ווערט נישט קיין ענערגיע געזאמלט. מיר האבן דורכגעפירט דעם אָלסען ציקל מיט א Keithley 2410 SourceMeter, אויפלאדנדיק דעם PST MLC פון א וואלטאזש-קוואל און איינשטעלנדיק דעם שטראם-גלייך צום צוגעפאסטן ווערט כדי אז גענוג פונקטן זאלן געזאמלט ווערן בעת ​​דער אויפלאדונגס-פאזע פאר פארלעסלעכע ענערגיע-חשבונות.
אין סטירלינג ציקלען, זענען PST MLCs אויפגעלאָדן געוואָרן אין וואָולטאַזש מקור מאָדע ביי אַן ערשטן עלעקטרישן פעלד ווערט (ערשטן וואָולטאַזש Vi > 0), אַ געוואונטשענעם קאָמפּליאַנס קראַנט אַזוי אַז דער טשאַרדזשינג שריט נעמט אַרום 1 סעקונדעס (און גענוג פונקטן ווערן געזאַמלט פֿאַר אַ פאַרלעסלעכע קאַלקולאַציע פון ​​דער ענערגיע) און קאַלטע טעמפּעראַטור. אין סטירלינג ציקלען, זענען PST MLCs אויפגעלאָדן געוואָרן אין וואָולטאַזש מקור מאָדע ביי אַן ערשטן עלעקטרישן פעלד ווערט (ערשטן וואָולטאַזש Vi > 0), אַ געוואונטשענעם קאָמפּליאַנס קראַנט אַזוי אַז דער טשאַרדזשינג שריט נעמט אַרום 1 סעקונדעס (און גענוג פונקטן ווערן געזאַמלט פֿאַר אַ פאַרלעסלעכע קאַלקולאַציע פון ​​דער ענערגיע) און קאַלטע טעמפּעראַטור. В циклах Стирлинга PST MLC заряжались в режиме источника напряжения при начальном значении электриче נאָמינירן ווי> 0), ווי אַ רעזולטאַט פון 1 יאָר (און די לעצטע 1 יאָר). для надежного расчета энергия) און холодная температура. אין די סטירלינג PST MLC ציקלען, זענען זיי אויפגעלאדן געווארן אין דעם וואלטאזש קוואל מאָדוס ביים אנפאנגס ווערט פון דעם עלעקטרישן פעלד (אנפאנג וואלטאזש Vi > 0), דעם געוואונטשענעם ייעלד קראַנט, אַזוי אַז די אויפלאדונג בינע נעמט בערך 1 סעקונדעס (און אַ גענוגיקע צאָל פונקטן ווערן געזאַמלט פֿאַר אַ פאַרלעסלעכער ענערגיע קאַלקולאַציע) און קאַלטע טעמפּעראַטור.在斯特林循环中，PST MLC 在电压源模式下以初始电场值（初始电压Vi> 0）充电，所需的顺应电流使得充电步骤大约需要1秒（并且收集了足够的点以可靠地计算能量）和低温。 אין דעם מאַסטער ציקל, ווערט דער PST MLC אויפגעלאָדן ביים אָנהייבנדיקן עלעקטרישן פעלד ווערט (אָנהייב וואָולטאַזש Vi > 0) אין דעם וואָולטאַזש מקור מאָדע, אַזוי אַז דער פארלאנגטער קאָמפּליאַנס קראַנט נעמט אַרום 1 סעקונדע פֿאַר דעם טשאַרדזשינג שריט (און מיר האָבן געזאַמלט גענוג פונקטן צו פאַרלעסלעך רעכענען (ענערגיע) און נידעריקע טעמפּעראַטור). די סייקאַלז פון די PST MLC איז באזירט אויף די ריסטריקשאַנז פון די PST MLC. напряжение ווי> 0), требуемый ток податливости таков, эта этап задки занимает около 1 с (און набирается дочно точек, чтобы надежно рассчитать энергию) и низкие температуры. אין דעם סטירלינג ציקל, ווערט דער PST MLC אויפגעלאדן אין דעם וואלטאזש קוואל מאָדע מיט אן אנפאנגס ווערט פון דעם עלעקטרישן פעלד (אנפאנגס וואלטאזש Vi > 0), דער פארלאנגטער קאמפליענס שטראם איז אזוי אז די אויפלאדונג שטאפל נעמט בערך 1 סעקונדעס (און א גענוגנדע צאל פונקטן ווערן געזאמלט צו פארלעסליך אויסרעכענען די ענערגיע) און נידעריגע טעמפעראטורן.איידער דער PST MLC ווערט וואַרעם, עפֿנט דעם קרייַז דורך צולייגן אַ מאַטשינג קראַנט פון I = 0 mA (דער מינימום מאַטשינג קראַנט וואָס אונדזער מעסטונג מקור קען שעפּן איז 10 nA). ווי אַ רעזולטאַט, בלייבט אַ לאָדונג אין דער PST פון דער MJK, און די וואָולטאַזש וואַקסט ווען די מוסטער ווערט וואַרעם. קיין ענערגיע ווערט נישט געזאַמלט אין אָרעם BC ווייל I = 0 mA. נאָך דערגרייכן אַ הויכע טעמפּעראַטור, וואַקסט די וואָולטאַזש אין דער MLT FT (אין עטלעכע פֿאַלן מער ווי 30 מאָל, זעט נאָך בילד 7.2), דער MLK FT ווערט אויסגעלאָדן (V = 0), און עלעקטרישע ענערגיע ווערט געהאַלטן אין זיי פֿאַר די זעלבע צייט ווי די ערשטע לאָדונג. די זעלבע קראַנט קאָרעספּאָנדענץ ווערט צוריקגעקערט צום מעטער-מקור. צוליב וואָולטאַזש געווינס, איז די געהאַלטן ענערגיע ביי הויכער טעמפּעראַטור העכער ווי וואָס איז געווען צוגעשטעלט אין אָנהייב פון דעם ציקל. ווי אַ רעזולטאַט, ווערט ענערגיע באַקומען דורך קאָנווערטירן היץ אין עלעקטריע.
מיר האָבן גענוצט אַ Keithley 2410 SourceMeter צו מאָניטאָרירן דעם וואָלטאַזש און קראַנט וואָס ווערט אַפּליצירט צום PST MLC. די קאָרעספּאָנדירנדיקע ענערגיע ווערט קאַלקולירט דורך אינטעגרירן דעם פּראָדוקט פון וואָלטאַזש און קראַנט וואָס ווערט געלייענט דורך Keithley'ס source מעטער, \ (E = {\int }_{0}^{\tau }{I}_({\rm {meas})}\left(t\ right){V}_{{\rm{meas}}}(t)\), וואו τ איז די פּעריאָדע פון ​​דער פּעריאָדע. אויף אונדזער ענערגיע קורווע, מיינען פּאָזיטיווע ענערגיע ווערטן די ענערגיע וואָס מיר דאַרפֿן געבן צום MLC PST, און נעגאַטיווע ווערטן מיינען די ענערגיע וואָס מיר נעמען אַרויס פון זיי און דעריבער די ענערגיע וואָס מיר באַקומען. די רעלאַטיווע מאַכט פֿאַר אַ געגעבענעם זאַמלונג ציקל ווערט באַשטימט דורך צעטיילן די געזאַמלטע ענערגיע מיט דער פּעריאָדע τ פון דעם גאַנצן ציקל.
אַלע דאַטן ווערן פּרעזענטירט אין הויפּט טעקסט אָדער אין נאָך אינפֿאָרמאַציע. בריוו און בקשות פֿאַר מאַטעריאַלן זאָלן געשיקט ווערן צו דער מקור פֿון די AT אָדער ED דאַטן וואָס ווערן צוגעשטעלט מיט דעם אַרטיקל.
אַנדאָ דזשוניאָר, אָהייאָ, מאַראַן, אַלאָ און הענאַאָ, נאָרט קעראָליינאַ א איבערבליק פון דער אַנטוויקלונג און אַפּליקאַציעס פון טערמאָעלעקטרישע מיקראָגענעראַטאָרן פֿאַר ענערגיע כאַרוועסטינג. אַנדאָ דזשוניאָר, אָהייאָ, מאַראַן, אַלאָ און הענאַאָ, נאָרט קעראָליינאַ א איבערבליק פון דער אַנטוויקלונג און אַפּליקאַציעס פון טערמאָעלעקטרישע מיקראָגענעראַטאָרן פֿאַר ענערגיע כאַרוועסטינג.ענדאָ דזשוניאָר, אָהייאָ, מאַראַן, אַלאָ און הענאַאָ, נאָרט קעראָליינאַ איבערבליק פון דער אַנטוויקלונג און אַפּליקאַציע פון ​​טערמאָעלעקטרישע מיקראָגענעראַטאָרן פֿאַר ענערגיע כאַרוועסטינג. Ando Junior, OH, Maran, ALO & Henao, NC. Ando Junior, Oh, Maran, ALO & Henao, NCענדאָ דזשוניאָר, אָהייאָ, מאַראַן, אַלאָ, און הענאַאָ, נאָרט קעראָליינאַ באַטראַכטן די אַנטוויקלונג און אַפּליקאַציע פון ​​טערמאָעלעקטרישע מיקראָגענעראַטאָרן פֿאַר ענערגיע כאַרוועסטינג.רעזומע. שטיצע. ענערגיע רעוו. 91, 376–393 (2018).
פּאָלמאַן, א., נייט, מ., גאַרנעט, EC, עהרלער, ב. און סינקע, WC פאָטאָוואָלטאַישע מאַטעריאַלן: איצטיקע עפֿעקטיוויטעטן און צוקונפֿטיקע אַרויסרופֿונגען. פּאָלמאַן, א., נייט, מ., גאַרנעט, EC, עהרלער, ב. און סינקע, WC פאָטאָוואָלטאַישע מאַטעריאַלן: איצטיקע עפֿעקטיוויטעטן און צוקונפֿטיקע אַרויסרופֿונגען.פּאָלמאַן, א., נייט, מ., גאַרנעט, ע.ק., עהרלער, ב. און סינקע, וו.ק. פאָטאָוואָלטאַישע מאַטעריאַלן: איצטיקע פאָרשטעלונג און צוקונפֿטיקע אַרויסרופן. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC. פּאָלמאַן, א., נייט, מ., גאַרנעט, EC, עהרלער, ב. & סינקע, WC זונ - מאַטעריאַלן: איצטיקע עפעקטיווקייט און צוקונפֿטיקע אַרויסרופן.פּאָלמאַן, א., נייט, מ., גאַרנעט, ע.ק., עהרלער, ב. און סינקע, וו.ק. פאָטאָוואָלטאַישע מאַטעריאַלן: איצטיקע פאָרשטעלונג און צוקונפֿטיקע אַרויסרופן.וויסנשאַפֿט 352, aad4424 (2016).
סאָנג, ק., זשאַאָ, ר., וואַנג, ז"ל און יאַנג, י. קאָניונקטעד פּיראָ-פּיעזאָעלעקטריש ווירקונג פֿאַר זיך-פּאַוערד סיימאַלטייניאַס טעמפּעראַטור און דרוק סענסינג. סאָנג, ק., זשאַאָ, ר., וואַנג, ז"ל און יאַנג, י. קאָנדזשונקט פּיראָ-פּיעזאָעלעקטריש ווירקונג פֿאַר זיך-פּאַוערד סיימאַלטייניאַס טעמפּעראַטור און דרוק סענסינג.סאָנג ק., זשאַאָ ר., וואַנג ז"ל און יאַן יו. קאָמבינירטער פּיראָפּיעזאָעלעקטרישער עפֿעקט פֿאַר אויטאָנאָמישער גלייכצייטיקער מעסטונג פֿון טעמפּעראַטור און דרוק. 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。 סאָנג, ק., זשאַאָ, ר., וואַנג, ז.ל. און יאַנג, י. פֿאַר זיך-פּאַוערינג אין דער זעלבער צייט ווי טעמפּעראַטור און דרוק.סאָנג ק., זשאַאָ ר., וואַנג ז"ל און יאַן יו. קאָמבינירטער טערמאָפּיעזאָעלעקטרישער עפֿעקט פֿאַר אויטאָנאָמישער גלייכצייטיקער מעסטונג פֿון טעמפּעראַטור און דרוק.פאָרווערטס. אַלמאַ מאַטער 31, 1902831 (2019).
סעבאַלד, ג., פּרווואָסט, ס. און גויאָמאַר, ד. ענערגיע כאַרוועסטינג באַזירט אויף עריקסאָן פּיראָעלעקטרישע ציקלען אין אַ רעלאַקסאָר פעראָעלעקטריש קעראַמיק. סעבאַלד, ג., פּרווואָסט, ס. און גויאָמאַר, ד. ענערגיע כאַרוועסטינג באַזירט אויף עריקסאָן פּיראָעלעקטרישע ציקלען אין אַ רעלאַקסאָר פעראָעלעקטריש קעראַמיק.סעבאַלד ג., פּראָווואָסט ס. און גויאָמאַר ד. ענערגיע כאַרוועסטינג באַזירט אויף פּיראָעלעקטרישע עריקסאָן ציקלען אין רעלאַקסאָר פעראָעלעקטרישע קעראַמיקס.סעבאַלד ג., פּראָווואָסט ס. און גויאָמאַר ד. ענערגיע האַרוועסטינג אין רעלאַקסאָר פעראָעלעקטרישע קעראַמיקס באַזירט אויף עריקסאָן פּיראָעלעקטרישע סייקלינג. סמאַרט אַלמאַ מאַטער. סטרוקטור. 17, 15012 (2007).
אַלפּיי, ס.פּ., מאַנטעסע, דזש., טראָליער-מקינסטרי, ס., זשאַנג, ק. און וואַטמאָר, ר.וו. נעקסטע דור עלעקטראָקאַלאָרישע און פּיראָעלעקטרישע מאַטעריאַלן פֿאַר סאָליד-שטאַט עלעקטראָטהערמאַל ענערגיע אינטערקאָנווערסיע. אַלפּיי, ס.פּ., מאַנטעסע, דזש., טראָליער-מקינסטרי, ס., זשאַנג, ק. און וואַטמאָר, ר.וו. נעקסטע דור עלעקטראָקאַלאָרישע און פּיראָעלעקטרישע מאַטעריאַלן פֿאַר סאָליד-שטאַט עלעקטראָטהערמאַל ענערגיע אינטערקאָנווערסיע. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW. преобразования твердотельной электротермической энергии. אַלפּיי, ס.פּ., מאַנטעסע, דזש., טראָליער-מקינסטרי, ס., זשאַנג, ק. און וואַטמאָר, ר.וו. נעקסטע דור עלעקטראָקאַלאָרישע און פּיראָעלעקטרישע מאַטעריאַלן פֿאַר סאָליד שטאַט עלעקטראָטהערמאַל ענערגיע ינטערקאַנווערסיע. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW . אַלפּיי, ס.פּ., מאַנטעסע, דזש., טראָליער-מעקינסטרי, ס., זשאַנג, ק. און וואַטמאָר, ר.וו. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW. преобразования твердотельной электротермической энергии. אַלפּיי, ס.פּ., מאַנטעסע, דזש., טראָליער-מקינסטרי, ס., זשאַנג, ק. און וואַטמאָר, ר.וו. נעקסטע דור עלעקטראָקאַלאָרישע און פּיראָעלעקטרישע מאַטעריאַלן פֿאַר סאָליד שטאַט עלעקטראָטהערמאַל ענערגיע ינטערקאַנווערסיע.ליידי בול. 39, 1099–1109 (2014).
זשאַנג, ק., וואַנג, י., וואַנג, ז.ל. און יאַנג, י. סטאַנדאַרט און פיגור-פון-מעריט פֿאַר קוואַנטיפיצירן די פאָרשטעלונג פון פּיראָעלעקטרישע נאַנאָגענעראַטאָרן. זשאַנג, ק., וואַנג, י., וואַנג, ז.ל. און יאַנג, י. סטאַנדאַרט און פיגור-פון-מעריט פֿאַר קוואַנטיפיצירן די פאָרשטעלונג פון פּיראָעלעקטרישע נאַנאָגענעראַטאָרן.זשאַנג, ק., וואַנג, י., וואַנג, ז.ל. און יאַנג, יו. א סטאַנדאַרט און קוואַליטעט כעזשבן פֿאַר קוואַנטיפיצירן די פאָרשטעלונג פון פּיראָעלעקטרישע נאַנאָגענעראַטאָרן. זשאַנג, קיי, וואַנג, י., וואַנג, זל & יאַנג, י. זשאַנג, קיי, וואַנג, י., וואַנג, זל, & יאַנג, י.זשאַנג, ק., וואַנג, י., וואַנג, ז.ל. און יאַנג, יו. קריטעריאַ און פאָרשטעלונג מיטלען פֿאַר קוואַנטיפיצירן די פאָרשטעלונג פון אַ פּיראָעלעקטריש נאַנאָגענעראַטאָר.נאַנאָ ענערגיע 55, 534–540 (2019).
קראָסלי, ס., נאַיר, ב., וואַטמאָר, RW, מויאַ, X. & מאַטור, ND עלעקטראָקאַלאָרישע קאָאָלינג ציקלען אין בליי סקאַנדיום טאַנטאַלאַט מיט אמתע רעגענעראַציע דורך פעלד וואַריאַציע. קראָסלי, ס., נאַיר, ב., וואַטמאָר, RW, מויאַ, X. & מאַטור, ND עלעקטראָקאַלאָרישע קאָאָלינג ציקלען אין בליי סקאַנדיום טאַנטאַלאַט מיט אמתע רעגענעראַציע דורך פעלד וואַריאַציע.קראָסלי, ס., נאַיר, ב., וואַטמאָר, ר.וו., מויאַ, קס. און מאַטור, נ.ד. עלעקטראָקאַלאָרישע קאָאָלינג ציקלען אין בליי-סקאַנדיום טאַנטאַלאַט מיט אמתער רעגענעראַציע דורך מיטל פון פעלד מאָדיפיקאַציע. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND 钽酸钪铅的电热冷却循环, 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。קראָסלי, ס., נאַיר, ב., וואַטמאָר, ר.וו., מויאַ, קס. און מאַטור, נ.ד. אן עלעקטראָטהערמאַל קאָאָלינג ציקל פון סקאַנדיום-בלייַ טאַנטאַלאַט פֿאַר אמתע רעגענעראַציע דורך פעלד ריווערס.פיזיק רעוו. X 9, 41002 (2019).
מויאַ, קס., קאַר-נאַראַיאַן, ס. און מאַטור, נ.ד. קאַלאָרישע מאַטעריאַלן לעבן פעראָישע פאַזע טראַנזישאַנז. מויאַ, קס., קאַר-נאַראַיאַן, ס. און מאַטור, נ.ד. קאַלאָרישע מאַטעריאַלן לעבן פעראָישע פאַזע טראַנזישאַנז.מויאַ, קס., קאַר-נאַראַיאַן, ס. און מאַטור, נד קאַלאָרישע מאַטעריאַלן לעבן פעראָיד פאַזע טראַנזישאַנז. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND 铁质相变附近的热量材料. מויאַ, קס., קאַר-נאַראַיאַן, ס. און מאַטור, נ.ד. טערמישע מאַטעריאַלן לעבן אייַזן מעטאַלורגיע.מויאַ, קס., קאַר-נאַראַיאַן, ס. און מאַטור, נד. טערמישע מאַטעריאַלן לעבן אייַזן פאַזע טראַנזישאַנז.נאַט. אַלמאַ מאַטער 13, 439-450 (2014).
מויאַ, קס. און מאַטור, נ.ד. קאַלאָרישע מאַטעריאַלן פֿאַר קילן און הייצן. מויאַ, קס. און מאַטור, נ.ד. קאַלאָרישע מאַטעריאַלן פֿאַר קילן און הייצן.מויאַ, קס. און מאַטור, נ.ד. טערמישע מאַטעריאַלן פֿאַר קילן און הייצן. Moya, X. & Mathur, ND 用于冷却和加热的热量材料. מויאַ, קס. און מאַטור, נ.ד. טערמישע מאַטעריאַלן פֿאַר קילן און הייצן.מויאַ קס. און מאַטור נד טערמישע מאַטעריאַלן פֿאַר קילן און הייצן.וויסנשאַפט 370, 797–803 (2020).
Torelló, A. & Defay, E. עלעקטראָקאַלאָריק קולערז: אַ רעצענזיע. Torelló, A. & Defay, E. עלעקטראָקאַלאָריק קולערז: אַ רעצענזיע.טאָרעללאָ, א. און דעפיי, ע. עלעקטראָקאַלאָרישע טשילערס: אַ רעצענזיע. Torelló, A. & Defay, E. 电热冷却器：评论。 Torelló, A. & Defay, E. 电热冷却器：评论。טאָרעללאָ, א. און דעפיי, ע. עלעקטראָטהערמאַל קולערס: אַ רעצענזיע.פארגעשריטן. עלעקטראניש. אלמא מאטער. 8. 2101031 (2022).
נוטשאָקגווע, י. און אַנדערע. ריזיקע ענערגיע עפעקטיווקייט פון עלעקטראָקאַלאָרישן מאַטעריאַל אין העכסט אָרדנטלעכן סקאַנדיום-סקאַנדיום-בלייַ. נאַציאָנאַלער קאָמוניקאַט. 12, 3298 (2021).
נאַיר, ב. און אַנדערע. דער עלעקטראָטהערמאַלער עפֿעקט פֿון אָקסייד מולטילייער קאַפּאַסיטאָרן איז גרויס איבער אַ ברייטן טעמפּעראַטור קייט. נאַטור 575, 468–472 (2019).
טאָרעלאָ, א. און אַנדערע. ריזיקער טעמפּעראַטור קייט אין עלעקטראָטהערמאַל רעגענעראַטאָרן. וויסנשאַפֿט 370, 125–129 (2020).
וואַנג, י. און אַנדערע. הויך-פּערפאָרמאַנס סאָליד סטעיט עלעקטראָטהערמאַל קאָאָלינג סיסטעם. וויסנשאַפֿט 370, 129–133 (2020).
מענג, י. און אנדערע. קאַסקאַדע עלעקטראָטהערמאַל קאָאָלינג מיטל פֿאַר גרויס טעמפּעראַטור העכערונג. נאַציאָנאַלע ענערגיע 5, 996–1002 (2020).
אָלסען, ר.ב. און בראַון, ד.ד. הויך עפעקטיווקייט דירעקטע קאַנווערזשאַן פון היץ צו עלעקטרישע ענערגיע-פֿאַרבונדענע פּיראָעלעקטרישע מעסטונגען. אָלסען, ר.ב. און בראַון, ד.ד. הויך עפעקטיווקייט דירעקטע קאַנווערזשאַן פון היץ צו עלעקטרישע ענערגיע-פֿאַרבונדענע פּיראָעלעקטרישע מעסטונגען.אָלסען, ר.ב. און בראַון, ד.ד. העכסט עפעקטיוו דירעקט קאַנווערזשאַן פון היץ אין עלעקטרישע ענערגיע פֿאַרבונדן מיט פּיראָעלעקטרישע מעסטונגען. Olsen, RB & Brown, DD 高效直接将热量转换为电能相关的热释电测量. אָלסען, ר.ב. און בראון, ד.ד.אָלסען, ר.ב. און בראַון, ד.ד. עפעקטיוו דירעקט קאַנווערזשאַן פון היץ צו עלעקטריע פֿאַרבונדן מיט פּיראָעלעקטרישע מעסטונגען.פעראָעלעקטריקס 40, 17–27 (1982).
פּאַנדיאַ, ס. און אַנדערע. ענערגיע און מאַכט געדיכטקייט אין דין רעלאַקסאָר פעראָעלעקטרישע פילמען. נאַציאָנאַלע אַלמאַ מאַטער. https://doi.org/10.1038/s41563-018-0059-8 (2018).
סמיט, אן און האַנראַהאַן, ב.מ. קאַסקיידעד פּיראָעלעקטרישע קאָנווערסיע: אָפּטימיזירן די פעראָעלעקטרישע פאַזע יבערגאַנג און עלעקטרישע פארלוסטן. סמיט, אן און האַנראַהאַן, ב.מ. קאַסקיידעד פּיראָעלעקטרישע קאָנווערסיע: אָפּטימיזירן די פעראָעלעקטרישע פאַזע יבערגאַנג און עלעקטרישע פארלוסטן.סמיט, אן און האַנראַהאַן, ב.מ. קאַסקיידעד פּיראָעלעקטרישע קאָנווערסיע: פעראָעלעקטרישע פאַזע טראַנזישאַן און עלעקטרישע אָנווער אָפּטימיזאַציע. Smith, AN & Hanrahan, ב.ם. סמיט, אן און האַנראַהאַן, ב.מ.סמיט, אן און האַנראַהאַן, ב.מ. קאַסקיידעד פּיראָעלעקטרישע קאָנווערסיע: אָפּטימיזאַציע פון ​​פעראָעלעקטרישע פאַזע טראַנזישאַנז און עלעקטרישע פארלוסטן.דזש. אַפּליקאַציע. פיזיק. 128, 24103 (2020).
האך, ס.ר. די נוצן פון פעראעלעקטרישע מאטעריאלן צו פארוואנדלען טערמישע ענערגיע אין עלעקטריע. פראצעס. IEEE 51, 838–845 (1963).
אָלסען, ר.ב., ברונאָ, ד.א., בריסקאָע, דזש.עם. און דולעאַ, דזש. קאַסקיידעד פּיראָעלעקטרישע ענערגיע קאָנווערטער. אָלסען, ר.ב., ברונאָ, ד.א., בריסקאָע, דזש.עם. און דולעאַ, דזש. קאַסקיידעד פּיראָעלעקטרישע ענערגיע קאָנווערטער.אָלסען, ר.ב., ברונאָ, ד.א., בריסקאָע, דזש.עם. און דולעאַ, דזש. קאַסקייד פּיראָעלעקטרישע מאַכט קאָנווערטער. אָלסען, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. אָלסען, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J.אָלסען, ר.ב., ברונאָ, ד.א., בריסקאָע, דזש.עם. און דולעאַ, דזש. קאַסקיידעד פּיראָעלעקטרישע מאַכט קאָנווערטערס.פעראָעלעקטריקס 59, 205–219 (1984).
שעבאנאָוו, ל. און באָרמאַן, ק. וועגן בליי-סקאַנדיום טאַנטאַלאַט האַרטע לייזונגען מיט הויך עלעקטראָקאַלאָרישן ווירקונג. שעבאנאָוו, ל. און באָרמאַן, ק. וועגן בליי-סקאַנדיום טאַנטאַלאַט האַרטע לייזונגען מיט הויך עלעקטראָקאַלאָרישן ווירקונג.שעבאנאָוו ל. און באָרמאַן ק. וועגן האַרטע לייזונגען פון בליי-סקאַנדיום טאַנטאַלאַט מיט אַ הויך עלעקטראָקאַלאָרישן ווירקונג. Shebanov, L. & Borman, K. 关于具有高电热效应的钪铅钪固溶体. שעבאנאָוו, ל. און באָרמאַן, ק.שעבאנאָוו ל. און באָרמאַן ק. וועגן סקאַנדיום-בלייַ-סקאַנדיום האַרטע לייזונגען מיט אַ הויך עלעקטראָקאַלאָרישן ווירקונג.פעראָעלעקטריקס 127, 143–148 (1992).
מיר דאַנקען נ. פורוסאַוואַ, י. אינוע, און ק. האָנדאַ פֿאַר זייער הילף אין שאַפֿן די MLC. PL, AT, YN, AA, JL, UP, VK, OB און ED. אַ דאַנק דער לוקסעמבורגער נאַציאָנאַלער פֿאָרשונג פֿאָנדאַציע (FNR) פֿאַר שטיצן די אַרבעט דורך CAMELHEAT C17/MS/11703691/Defay, MASSENA PRIDE/15/10935404/Defay-Siebentritt, THERMODIMAT C20/MS/14718071/Defay און BRIDGES2021/MS/16282302/CECOHA/Defay.
דעפּאַרטמענט פון מאַטעריאַלן פאָרשונג און טעכנאָלאָגיע, לוקסעמבורג אינסטיטוט פון טעכנאָלאָגיע (LIST), בעלוואָר, לוקסעמבורג