文档名：基于碲化铋基柔性热电器件的自取能温度传感器结构设计及性能研究
摘要：本工作以开关柜触头这一易发热设备为研究对象,选取碲化铋基柔性热电器件构建自取能温度传感器.将柔性热电技术与无线传感技术相结合,开发适应电力设备运行特性的自取能可塑型温度传感材料器件,同时实现就地自取能和电网设备运行状态温度参数在线感知.利用COMSOL有限元软件系统研究了环境(温度和对流换热系数)、器件拓扑结构(高度和填充率)、界面接触电阻/热阻等因素对碲化铋基柔性热电器件输出性能的影响.模拟结果表明,在热端温度为308.15K、环境温度为288.15K、对流换热系数为5W/(m2·K)的边界条件下,热电臂高度2mm和填充率15％的热电器件能够达到最大输出电压95mV、最大输出功率0.83mW,满足无线通信模块传输电压信号的用电需求.通过本研究工作发现,降低环境温度,增加对流换热系数,优化热电臂高度或填充率,或降低界面接触电阻/热阻有利于提高热电器件的开路电压和输出功率.
Abstract：Inthiswork,theswitchgearcontact,whichiseasytoheat,wastakenasthesubject,andthebismuthtelluridebasedflexiblethermoelectricdevicewasselectedtoconstructtheself-poweredtemperaturesensor.Theflexiblethermoelectrictechnologyandwirelesssensingtechnolo-gywerecombinedtodevelopaself-extractingandplastictemperaturesensingdevice,whichcanfullyadapttotheoperatingcharacteristicsofpowerequipmentandrealizeonlinesensingoftemperatureparametersofpowergridequipmentoperatingstate.Theeffectsofenvironment(tem-peratureandconvectiveheattransfercoefficient),devicetopology(heightandfillingrate),interfacecontactresistance/thermalresistanceontheoutputperformanceofflexiblethermoelectricdevicesweresystematicallystudiedthroughfiniteelementsimulationsinCOMSOLsoftware.There-sultsshowthat,undertheboundaryconditionsofhotendtemperatureof308.15K,ambienttemperatureof288.15Kandconvectiveheattrans-fercoefficientof5W/(m2·K),themaximumoutputvoltageandpowerofthermoelectricdevicewiththermoelectricarmheight2mmandfillingrate15％canreach95mVand0.83mW,respectively.Itmeetsthepowerdemandoftransmissionvoltagesignalofwirelesscommunicationmodulewell.Reducingambienttemperature,increasingconvectiveheattransfercoefficient,optimizingthermoelectricarmheightorfillingrate,orreducinginterfacecontactresistance/thermalresistancecanimprovetheopen-circuitvoltageandoutputpowerofthermoelectricdevices.
作者：彭鹏 邵宇鹰 胡海敏 李振明 刘伟 Author：PENGPeng SHAOYuying HUHaimin LIZhenming LIUWei
作者单位：国网上海市电力公司,上海200438中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所,北京100192
刊名：材料导报
Journal：MaterialsReports
年，卷(期)：2024, 38(6)
分类号：TG132.24
关键词：碲化铋基柔性热电器件 自取能 温度传感器 有限元计算模拟
Keywords：bismuthtelluridebasedflexiblethermoelectricdevice selfpower temperaturesensor finiteelementsimulation
机标分类号：TP212TP317.4TH111
在线出版日期：2024年5月8日
基金项目：基于碲化铋基柔性热电器件的自取能温度传感器结构设计及性能研究[
期刊论文] 材料导报--2024, 38(6)彭鹏 邵宇鹰 胡海敏 李振明 刘伟本工作以开关柜触头这一易发热设备为研究对象,选取碲化铋基柔性热电器件构建自取能温度传感器.将柔性热电技术与无线传感技术相结合,开发适应电力设备运行特性的自取能可塑型温度传感材料器件,同时实现就地自取能和电网...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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