低维铁电体、亚铁电体和反铁电体由于其不同寻常的极性、压电、电热和热电特性而受到迫切的科学关注。层状二维范德华材料(如 CuInP 2 (S,Se) 6 单层、薄膜和纳米薄片)的铁电特性的应变工程和应变控制具有根本性的意义,尤其有望在纳米级非易失性存储器、能量转换和存储、纳米冷却器和传感器等高级应用中得到应用。在这里,我们研究了半导体电极覆盖的亚电介质 CuInP 2 S 6 薄应变膜的极性、压电、电热和热电特性,并揭示了失配应变对这些特性的异常强烈影响。特别是,失配应变的符号及其大小决定了压电、电热和热电响应的复杂行为。与许多其他铁电薄膜相比,应变对这些特性的影响是相反的,即“异常的”,对于这些铁电薄膜,平面外剩余极化、压电、电热和热电响应对于拉伸应变强烈增加,对于压缩应变则减小或消失。
ETES 有望成为用于产生低碳工业热能的技术组合的一部分。氢热尚未实现商业化,预计由于氢气生产过程中的能量损失,其成本将远高于 ETES。热泵将电能转化为热能的能源效率高于 ETES(热泵的效率为 200%-300%,而 ETES 的效率为 90%-95%),因此通常比 ETES 更具成本竞争力。然而,热泵可能需要进行大量的现场改造,而且热泵目前还无法达到 200ºC 以上的温度,而超过一半的工业热能需求是 200ºC 以上的温度。3 电锅炉可以提供与目前基于 ETES 的锅炉相同的温度。随着两种技术的进一步发展,未来的电炉预计将能够达到与未来 ETES 系统类似的温度水平(1,000ºC 以上)。然而,热泵、电锅炉和电炉等不灵活的基本负荷需求需要额外的投资(无论是在电网还是在现场存储方面),才能将可再生能源的间歇性电力转化为连续电力。
摘要:将高度多孔石墨烯(GO)气凝胶整体加热到超高温度的闪光灯加热被用作低碳足迹技术,以设计功能性气凝胶材料。首次证明了Airgel Joule加热至3000 K,并具有快速加热动力学(〜300 K·min-1),从而实现了快速和节能的闪光加热处理。在一系列材料制造的挑战中利用了超高温度闪光灯焦耳加热的广泛适用性。超高温度焦耳加热用于快速在快速时间尺度(30-300 s)的水热气凝凝胶快速地石墨退火,并大大降低了能量成本。闪光气凝胶加热至超高温度,用于原位合成超铁纳米颗粒(PT,CU和MOO 2)的原位合成,并嵌入了混合气瓶结构中。冲击波加热方法可以使形成的纳米颗粒的高渗透量均匀性,而纳米颗粒的大小可以通过控制1到10 s之间的焦耳加热持续时间来轻松调节。因此,此处介绍的超高温度加热方法对基于石墨烯的气凝胶的多种应用具有重要意义,包括3D热电材料,极端温度传感器和流动中的气瓶催化剂(电)化学。■简介
使用可再生能源作为解决对化石燃料的能源依赖的解决方案需要创新的能源储存解决方案。在文献中提出的解决方案中,电热储能由使用跨临界 CO 2 循环的热泵和热机组成,水作为热能储存 (TES) 流体来储存显热,冰作为冷储存介质来储存潜热,这似乎很有前景。在本文中,使用 Aspen Plus V11 开发了该系统的稳态数学模型,并进行了验证并与文献中的结果进行了比较。然后利用参数敏感性分析研究了验证模型的性能,通过探索不同参数对多个效率指标的影响,最佳情况下实现了往返效率 (η RT ) 7.64 % 的改善。发现水轮机入口温度和热机最小压力对 η RT 改善的贡献最大,最小压力是可以通过使用具有较低冰点的冷 TES 介质进一步降低的压力。最后,评估了替代冷 TES 介质(冻结温度低于冰)对系统性能的影响。结论是,模型的 η RT 随着冻结温度的下降而下降,从 0 °C 时的 46.90 % 下降到 -20.19 °C 时的 44.90 %。因此,选择冻结温度低于冰的冷 TES 介质不会带来与模型的 η RT 相关的好处。
摘要:通过使用电热模型分析了高功率,高能量密度锂离子电池(UAM)应用的动态行为和热性能。模拟了袋型镍含量 - 粘液岩体(NCM)锂离子电池的行为,采用了具有二阶电阻 - 电容(RC)元素的电池等效电路。通过基于锂离子电池的实验数据使用曲线拟合来确定RC模型的值。创建了锂离子电池的三维模型,并在考虑到20分钟的负载条件下的外部温度和旋转时间时进行了热分析。在20℃的外部温度下,随着C率的增加,热产生与电流的平方成比例增加。对于3c,反应热源为45.5 w,并且细胞的平均内部温度为36℃。即使在相同的3C处,由于外部温度降低到0℃,内部电阻的增加导致58.27 W的更大反应热源为58.27 W,在20°C时,最大工作时间为20°C时,最大的工作时间为20°C。此时,单元的平均内部温度为59.8℃,可以正常运行。当电池电池的C率达到8时,这是瞬时的最大高递送条件时,温度在充电状态(SOC)达到0之前急剧上升。平均内部细胞温度为80℃,最大工作时间变为111.9 s。在这项研究中,这满足了城市空气流动性(UAM)的设计要求。
近年来,木质复合材料凭借其可持续性及固有的层状多孔结构,在电磁干扰(EMI)屏蔽领域受到了广泛关注。木材的通道结构常用于负载高导电材料以提高木质复合材料的EMI屏蔽性能,但如何利用纯木材制备超薄EMI屏蔽材料的研究很少。本文首先通过平行于年轮切割木材得到超薄单板,然后通过简单的两步压制和碳化制备碳化木膜(CWF)。超薄厚度(140 μ m)、高电导率(58 S cm − 1 )的CWF-1200的比EMI屏蔽效能(SSE/t)可达9861.41 dB cm 2 g − 1,远高于已报道的其他木质材料。此外,在CWF表面原位生长沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)纳米晶体,得到CWF/ZIF-8。CWF/ZIF-8表现出高达46 dB的EMI屏蔽效能(SE),在X波段表现出11 330.04 dB cm 2 g − 1的超高SSE/t值。此外,超薄CWF还表现出优异的焦耳加热效应。因此,超薄木基薄膜的开发为木质生物质取代传统的不可再生且昂贵的电磁(EM)屏蔽材料提供了研究基础。
摘要:本文研究了Ba离子改性的典型氧化物单轴铁电单晶Pb5Ge3O11的一些铁电性质,包括介电常数、DSC、铁电极化和电热效应(ECE)测量。测量结果表明,增加Ba掺杂会显著影响所有测量参数,主要是通过降低居里温度、逐渐扩散相变、降低极化值以及矫顽场来影响。整体ECE的下降受到极化降低的影响。与纯PGO单晶相比,这一降幅从1.2K降至0.2K。然而,扩散相变的影响增加了其发生范围(高达30K),这可能对应用有益。
摘要:本文研究了Ba离子改性的典型氧化物单轴铁电单晶Pb5Ge3O11的一些铁电性质,包括介电常数、DSC、铁电极化和电热效应(ECE)测量。测量结果表明,增加Ba掺杂会显著影响所有测量参数,主要是通过降低居里温度、逐渐扩散相变、降低极化值以及矫顽场来影响。整体ECE的下降受到极化降低的影响。与纯PGO单晶相比,这一降幅从1.2K降至0.2K。然而,扩散相变的影响增加了其发生范围(高达30K),这可能对应用有益。
David R. Jovel是南部地区教育委员会和国家研究生委员会的工程和科学学位(GEM)研究生学位的国家联盟(GEM)研究生,致力于博士学位。在佐治亚理工学院航空航天工程学院的高功率电气推进实验室。他赢得了学士学位2012年在德克萨斯大学奥斯汀大学的航空航天工程中,并继续在NASA Goddard太空飞行中心,轨道ATK,Intelsat和Aersospace Corporation等组织中担任各种技术角色。他的主要研究重点是真空室对霍尔效应推进器性能和稳定性的电气设施影响的表征。其他研究兴趣包括射频离子推进器,高功率电推进设备的热管理和非平衡等离子体。
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