當(dāng)今，化石能源短缺和環(huán)境污染問題凸顯，能源的多元化和高效多利用成為解決能源與環(huán)境問題的一個重要途徑。作為一種綠色能源技術(shù)和環(huán)保型制冷技術(shù)，熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)是利用材料的塞貝克效應(yīng)與帕爾貼效應(yīng)將熱能和電能進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換的技術(shù)，包括熱電發(fā)電和熱電制冷。這種技術(shù)具有系統(tǒng)體積小、可靠性高、不排放污染物、適用溫度范圍廣等特點(diǎn)。熱電器件可以實(shí)現(xiàn)熱能和電能的直接轉(zhuǎn)換，在廢熱回收和固態(tài)制冷領(lǐng)域具有重要的研究價值，對熱電發(fā)電器件的能量轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行準(zhǔn)確測量是評價熱電材料和器件性能的重要基礎(chǔ)。

　　近日，Quantum量子科學(xué)儀器貿(mào)易（北京）有限公司在深圳市清潔能源研究院成功交付使用了熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM-2。該設(shè)備可測量熱電材料產(chǎn)生的電量及熱電轉(zhuǎn)換效率η（通過產(chǎn)生的電量和熱流來獲得）。為盡快滿足用戶的科研需求，Quantum Design中國公司調(diào)集技術(shù)力量，在滿足防疫要求的前提下與用戶緊密合作，順利完成了設(shè)備的安裝工作，所有技術(shù)指標(biāo)均符合要求，設(shè)備正式交付使用。熱電材料能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能的直接轉(zhuǎn)換，具有重要的實(shí)用價值，熱電轉(zhuǎn)換效率是衡量熱電材料這種轉(zhuǎn)換能力的一個重要指標(biāo)，對熱電材料的產(chǎn)業(yè)化具有重要的指導(dǎo)意義，熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM-2是能有效測量該指標(biāo)的儀器。

　　熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM-2通過高精度的紅外線金面反射爐可快速完成性能評估和耐力測試，可以實(shí)現(xiàn)熱穿透測量，加熱過程中，通過氣缸加載可以保持接觸表面的熱阻穩(wěn)定。在測試過程中，僅通過設(shè)置軟件即可自動完成溫度穩(wěn)定性的判斷、自動調(diào)節(jié)熱電發(fā)電模塊的負(fù)載以及自動控制溫度測量，操作十分便捷。PEM-2支持3種樣品尺寸，分別為20 mm×20 mm、30 mm×30 mm、40 mm×40 mm，用戶可以根據(jù)自己的研究需要選擇樣品單元的大小。

40mm × 40mm樣品單元

　　PEM-2自推出以來，廣受熱電領(lǐng)域科研工作者的關(guān)注，目前國內(nèi)裝機(jī)量已近10臺。近期，南方科技大學(xué)物理系講席教授何佳清團(tuán)隊(duì)在n型Bi₂Te₃材料中復(fù)合過量的Te單質(zhì)，通過燒結(jié)使Te單質(zhì)熔化流出，在基體中引入位錯。此外，還復(fù)合摻雜了Sb元素，使材料中同時存在多種缺陷，從而達(dá)到了降低熱導(dǎo)率的目的，顯著提高ZT優(yōu)值。使用此材料制備的熱電轉(zhuǎn)換器件，實(shí)現(xiàn)了3.7 W的大輸出功率及6.6%的轉(zhuǎn)換效率，相關(guān)成果以“Realizing Record High Performance in n-type Bi₂Te₃-Based Thermoelectric Materials”為題在Energy & Environmental Science發(fā)表^[1]。該工作中熱電轉(zhuǎn)換器件的大輸出功率（Pmax）及轉(zhuǎn)換效率（η）均使用PEM-2測得。

　　熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM-2為日本Advance Riko, Inc.生產(chǎn)。日本Advance Riko公司已專業(yè)從事“熱”相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研究開發(fā)近60年，并一直走在相關(guān)領(lǐng)域的前端，為各地的科學(xué)研究及生產(chǎn)活動提供了諸如紅外加熱、熱分析/熱常數(shù)測量等系統(tǒng)。2018年初，Quantum Design 中國公司將日本Advance Riko公司的新款先進(jìn)熱電材料測試設(shè)備：小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)Mini-PEM、塞貝克系數(shù)/電阻測量系統(tǒng)ZEM、熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)PEM及大氣環(huán)境下熱電材料性能評估系統(tǒng)F-PEM引進(jìn)中國。

　　2018年7月，Quantum Design中國與日本Advance Riko達(dá)成協(xié)議，作為其熱電材料測試設(shè)備在中國的代理商繼續(xù)合作，攜手將日本Advance Riko先進(jìn)的熱電相關(guān)設(shè)備介紹到中國。

　　目前，所有中國用戶購買的日本Advance Riko熱電產(chǎn)品，均由Quantum Design中國公司的工程師團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)安裝及售后服務(wù)。同時，Quantum Design 中國公司在日本Advance Riko公司的協(xié)助下，在北京建立部分熱電設(shè)備示范實(shí)驗(yàn)室和用戶服務(wù)中心，更好的為中國熱電技術(shù)的發(fā)展提供設(shè)備支持和技術(shù)服務(wù)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]. Bin Zhu, Xixi Liu, Qi Wang, Yang Qiu, Zhong Shu, Zuteng Guo, Yao Tong, Juan Cui, Meng Gu and Jiaqing He, Realizing Record High Performance in n-type Bi2Te3-Based Thermoelectric Materials, Energy & Environmental Science 2020, 13, 2106-2114

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