溫差發(fā)電作為余熱回收的一種技術(shù)手段,以其無污染、結(jié)構(gòu)緊湊、無運(yùn)動部件、無噪聲、免維護(hù)等特點(diǎn)引人注目。溫差發(fā)電在固體材料與半導(dǎo)體材料的發(fā)展上均比較成熟,而近年出現(xiàn)了一種新型的熱電化學(xué)電池?fù)碛懈叩娜惪讼禂?shù),同時(shí)成本較低、能夠適應(yīng)復(fù)雜熱源表面,因而具有一定的前景,成為研究的熱點(diǎn)方向之一。本文以鉑金作為電極、鐵氰化鉀/亞鐵氰化鉀混合水溶液作為電解質(zhì),搭建鹽橋式熱電化學(xué)電池,以此作為研究對象,從電極溫度和電解液配方兩個(gè)角度對其發(fā)電性能的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究。在電池物理模型搭建完成之后,根據(jù)控溫的準(zhǔn)確性與及時(shí)性要求選取半導(dǎo)體溫控器作為控溫裝置,根據(jù)測試精度、尺寸布置等方面對性能測試臺架進(jìn)行部件選型與搭建,用于多種工況條件下熱電化學(xué)電池相關(guān)發(fā)電性能參數(shù)的準(zhǔn)確測量。其次,進(jìn)行高效、經(jīng)濟(jì)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),采用搭建好的性能測試臺架,經(jīng)過指標(biāo)、因素、水平、正交表等方面的選擇后進(jìn)行試驗(yàn),在數(shù)據(jù)處理與誤差分析之后分別進(jìn)行極差分析與方差分析,從而初步得到溫度、濃度對熱電化學(xué)電池開路電壓及最大輸出功率影響的重要性順序,并得到因素之間無明顯交互作用的結(jié)論。最后,在確認(rèn)因素之間無明顯交互作用之后分別對電極溫度和電解液配方... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

溫差電池原理圖[17]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論4首爾國立大學(xué)的TaewooKim等人[24]考慮在鐵氰化物/亞鐵氰化物水溶液中加入具有適當(dāng)溶解度參數(shù)的有機(jī)溶劑，發(fā)現(xiàn)在添加20wt%甲醇的情況下，塞貝克系數(shù)可從1.43mV/K增大到2.9mV/K，輸出功率可以達(dá)到0.64mW/（K2·m2），其結(jié)果如圖1.3所示。溶劑的添加使得整個(gè)氧化還原體系的熵變增加，從而增加了電化學(xué)熱功率。圖1.3甲醇添加量與塞貝克系數(shù)、輸出功率關(guān)系圖1.2.2電極溫度的影響研究TaeJuneKang等人[25]以鐵氰化鉀/亞鐵氰化鉀溶液和納米碳基的電化學(xué)體系為研究對象，研究了電極溫差對其發(fā)電性能的影響，發(fā)現(xiàn)無論是在升溫還是降溫的測量中，開路電壓均隨著溫差的增大而呈線性增大，其中塞貝克系數(shù)約為1.43mV/K，其結(jié)果如圖1.4所示。溫差越大會使得熱電化學(xué)電池的發(fā)電性能不斷增強(qiáng)，因而在電極溫度上也有向高溫化的研究，電極的高溫主要是通過電解質(zhì)的高溫加以實(shí)現(xiàn)。以往的水基電解液電池，當(dāng)溫度超過100攝氏度后存在沸騰現(xiàn)象，電池內(nèi)壓過高引起泄漏等問題，因此不適用于高溫環(huán)境。在目前高溫化的研究中，采取的主要手段是改變電解液的種類，使用高沸點(diǎn)的離子液體作為溶液。2011年，Monash-MacFarlane團(tuán)隊(duì)[26]測量了不同離子液體基電池的塞貝克系數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)這些電解質(zhì)能使熱電裝置在100-150℃范圍內(nèi)將熱能轉(zhuǎn)換為電能。2013年，該團(tuán)隊(duì)[27]使用離子液體作為電解液溶劑，二價(jià)鈷離子-三價(jià)鈷離子作為反應(yīng)物質(zhì)，鉑金作為電極，在試驗(yàn)中獲得了1.9mV/K的高塞貝克系數(shù)，并使溫差電池的工作溫度上限提高到了200攝氏度。2015年，NorwegianUST-S.Kjelstrup團(tuán)隊(duì)[28]研究了熔融碳酸鹽基電池在500-800℃條件下的熱電轉(zhuǎn)換性能，研究發(fā)現(xiàn)以

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論5CO2-O2為電極，以熔融碳酸鹽混合物作為電解質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)1.4mV/K的塞貝克系數(shù)。圖1.4開路電壓-溫差關(guān)系圖1.2.3電極材料的創(chuàng)新在電極材料的研究方面，TamioIkeshojI[29]早在1987年的時(shí)候就以鉑為電極材料，以[:(CN)5]78/98和:>?/9?的水溶液作為電解液，測量在穩(wěn)定狀態(tài)下的功率密度。所使用的薄層溫差電池測試系統(tǒng)如圖1.5所示，其中鉑電極與兩個(gè)銅傳熱板接觸，通過從恒溫器中進(jìn)行水浴來使溫度保持恒定。圖1.5薄層溫差電池測試系統(tǒng)后來，以碳納米管為代表的碳基納米材料的快速崛起為熱電化學(xué)電池提供了新的電極材料。如圖1.6所示，RenchongHu團(tuán)隊(duì)[30]使用碳納米管替代鉑金電極，增加電極與電解液的接觸面積，提高系統(tǒng)電導(dǎo)率，研究發(fā)現(xiàn)使用碳納米管作電極的溫差電池，其能量轉(zhuǎn)化效率為1.4％的卡諾效率。LongZhang[31]則對不同形狀

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3432316