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Mini-PEM 小型热电转换效率测量系统
- 型号
- Mini-PEM
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我们是谁
美国Quantum Design公司是科学仪器制造商，其研发生产的系列磁学测量系统及综合物性测量系统已成为业内进的测量平台，广泛分布于全球材料、物理、化学、纳米等研究域的科研实验室。Quantum量子科学仪器贸易（北京）有限公司(暨Quantum Design中国子公司) 成立于2004年，是美国Quantum Design公司设立的诸多子公司之，在全权负责美国Quantum Design公司本部产品在中国的销售及售后技术支持的同时，还致力于和范围内物理、化学、生物域的科学仪器制造商进行密切合作，帮助中国市场引进更多全球范围内的质设备和技术，助力中国科学家的项目研究和发展。
我们的理念
Quantum Design中国的长期目标是成为中国与进行进技术、进仪器交流的重要桥头堡。助力中国科技发展的十几年中，Quantum Design中国时刻保持着积进取、不忘初心、精益求精的态度，为中国科学家提供更质的科学和技术支持。随着中国科学在舞台变得愈加举足轻重，Quantum Design中国将继续秉承“For Scientist, By Scientist”的理念，助力中国科技蓬勃发展，助力中国科技在腾飞！
我们的团队
Quantum Design中国拥有支具备强大技术背景、职业化工作作风的团队，并致力于培养并引进更多博士业技术人才。目前公司业务团队高学历业硕博人才已占比超过70%以上，高水平人才的不断加入和日益密切的团队配合帮助QD中国实现连续几年销售业绩的持续增长
我们的服务
Quantum Design中国拥有完善的本地化售前、售中和售后服务体系。国内本地设有价值超过50万美元的备件库，用于加速售后服务响应速度；同时设有超过300万美元的样机实验室，支持客户对设备进行进步体验和深度了解。 “不仅提供超的产品，还提供超的售后服务”这将是Quantum Design中国区别于其他科研仪器供应商的重要征，也正成为越来越多科学工作者选择Quantum Design中国的重要原因。
详细信息
小型热电转换效率测量系统Mini-PEM
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产品介绍： 小型热电转换效率测量系统Mini-PEM可测量热电材料的产生的电量及热电转换效率η。热电转换效率η可以通过产生的电量和热流来获得（电量是通过四探针法获得；热流是通过热流计获得）。
产品点： ♦ 可以实现通过自动测量热流量和发电量来获得热电转 换效率； ♦ 可以实现对小型材料块体2-10mm * 1-20mmH测量； ♦ 高温面可以加热到500℃； ♦ 操作简单； |
产品概念图：
设备结构：
样品准备与测试数据：
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分析软件：
附：
热电材料/器件测试设备
应用方向：
♦ 发电量和热流量的测量；
♦ 计算热电材料模块的热电转换效率；
♦ 测量单热电材料发电量及热流；
♦ 热电材料性能和寿命评估。
参数配置：
| 可测内容 | 热电转换效率，发电量，热流量 |
| 在高温面的可控温度范围 | 50-500℃ |
| 气氛 | 真空 |
| 样块大小 | 方形2-10mm * 1-20mm |
应用案例
■ 热电材料的性能评价
热电转换技术是用材料的塞贝克效应和佩尔捷效应将热能和电能进行直接转换的技术，包括热电发电和热电致冷。这种技术具有系统体积小、可靠性高、不排放污染物质、适用温度范围广等点。它作为种殊电源和高精度温控器件，在空间技术、军事装备、信息技术等高新技术域获得了普遍应用。尽管热电材料具有如此多的点，有望在人类生活的各个方面发挥巨大的作用，但是目前现有的热电材料的转换效率还比较低，限制了热电材料的广泛应用。在科研工作中通常使用热电值（ZT值）来衡量热电材料的转换效率，为了有较高热电值ZT，材料必须有高的塞贝克系数(S)，高的电导率与低的导热系数。
近日，来自日本产业技术研究所（AIST）的科研人员使用日本ADVANCERIKO公司的小型热电转换效率测量系统Mini-PEM评价了Bi2Te3合金的热电性能。科研人员使用掺杂了Sb或Se的Bi2Te3合金制备了如图1的单偶热电器件来测量热电转换效率。
图1a Mini-PEM样品单元示意图
图1b Bi2Te3合金单偶热电器件
当热端温度为50℃、100℃、150℃、200℃和220℃时，分别测量各个温度下冷却循环水的进口温度与出口温度，待温度稳定再后进行电学测量（Voltage/Current），后分别绘制电压、输出功率、热流量和热电转换效率与电流关系的曲线。（图2）
图2 电压、输出功率、热流量和热电转换效率与电流的关系曲线
科研人员还使用了同样是日本ADVANCERIKO公司产品的塞贝克系数/电阻测量系统ZEM-3和激光热导仪分别测量了材料（来自同批次热压法制备的Bi2Te3合金）的热电转换参数（电阻率、热导率、塞贝克系数和热电值ZT），结果见图3。
图3 材料的热电参数：电阻率（a）、热导率（b）、塞贝克系数（c）和热电值（ZT）
由以上测量结果可以得知，电压、功率、热流量和热电转换效率均与电流相关。当温度差增加时，以上各项均增大。热流量是通过测量冷却循环水的进出口温度计算得到的。当热端温度为220℃时，可以测得大的功率（0.14W）和热电转换效率（3.1%）。
参考文献：
[1] XIAOKAI HU, KAZUO NAGASE, PRIYANKA JOOD, MICHIHIRO OHTA, and ATSUSHI YAMAMOTO. Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 44, No. 6, 2015.
发表文章
1. P. Jood et al. / J. Mater. Chem. A, 2020,8, 13024-13037
2. Z. Ge et al. / Chemical Engineering Journal 2020, 126407
3. X. Hu et al. / Journal of Electronic Materials Volume 44, pages 1785–1790
4. Y. Takagiwa et al. / ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 43, 48804–48810
用户单位：
清华大学
南方科技大学
中国科学院物理研究所
昆明理工大学
太原理工大学
