Die Bereitstellung nachhaltiger Stromquellen ist eine der wichtigsten Herausforderungen dieses Jahrhunderts. Aus dieser Motivation leiten sich Forschungsgebiete im Bereich der Energiegewinnungsmaterialien ab, darunter Thermoelektrik1, Photovoltaik2 und Thermophotovoltaik3. Obwohl es uns an Materialien und Geräten mangelt, die Energie im Joule-Bereich gewinnen können, gelten pyroelektrische Materialien, die elektrische Energie in periodische Temperaturänderungen umwandeln können, als Sensoren4 und Energiegewinnungsgeräte5,6,7. Hier haben wir ein makroskopisches Wärmeenergiegewinnungsgerät in Form eines Mehrschichtkondensators aus 42 Gramm Blei-Scandium-Tantalat entwickelt, das pro thermodynamischem Zyklus 11,2 J elektrische Energie erzeugt. Jedes pyroelektrische Modul kann pro Zyklus eine elektrische Energiedichte von bis zu 4,43 J cm-3 erzeugen. Wir zeigen auch, dass zwei solcher Module mit einem Gewicht von 0,3 g ausreichen, um autonome Energiegewinnungsgeräte mit eingebetteten Mikrocontrollern und Temperatursensoren kontinuierlich mit Strom zu versorgen. Schließlich zeigen wir, dass diese Mehrschichtkondensatoren in einem Temperaturbereich von 10 K einen Carnot-Wirkungsgrad von 40 % erreichen können. Diese Eigenschaften sind auf (1) den ferroelektrischen Phasenwechsel für hohe Effizienz, (2) den geringen Leckstrom zur Vermeidung von Verlusten und (3) die hohe Durchbruchspannung zurückzuführen. Diese makroskopischen, skalierbaren und effizienten pyroelektrischen Energiesammler definieren die thermoelektrische Stromerzeugung neu.
Verglichen mit dem für thermoelektrische Materialien erforderlichen räumlichen Temperaturgradienten erfordert die Energiegewinnung aus thermoelektrischen Materialien zeitliche Temperaturzyklen. Es handelt sich dabei um einen thermodynamischen Zyklus, der am besten durch das Entropie(S)-Temperatur(T)-Diagramm beschrieben wird. Abbildung 1a zeigt ein typisches ST-Diagramm eines nichtlinearen pyroelektrischen (NLP) Materials, das einen feldgetriebenen ferroelektrisch-paraelektrischen Phasenübergang in Scandium-Blei-Tantalat (PST) demonstriert. Die blauen und grünen Abschnitte des Zyklus im ST-Diagramm entsprechen der umgewandelten elektrischen Energie im Olson-Zyklus (zwei isotherme und zwei Isopolabschnitte). Wir betrachten hier zwei Zyklen mit derselben elektrischen Feldänderung (Feld an und aus) und Temperaturänderung ΔT, allerdings mit unterschiedlichen Anfangstemperaturen. Der grüne Zyklus befindet sich nicht im Phasenübergangsbereich und hat daher eine viel kleinere Fläche als der blaue Zyklus im Phasenübergangsbereich. Im ST-Diagramm gilt: Je größer die Fläche, desto mehr Energie wird gesammelt. Daher muss der Phasenübergang mehr Energie sammeln. Die Notwendigkeit großflächiger Zyklen bei NLP ist sehr ähnlich wie bei elektrothermischen Anwendungen9, 10, 11, 12, wo PST-Mehrschichtkondensatoren (MLCs) und PVDF-basierte Terpolymere kürzlich eine hervorragende Rückkühlleistung gezeigt haben. Kühlleistungsstatus in Zyklus 13, 14, 15, 16. Daher haben wir PST-MLCs identifiziert, die für die thermische Energiegewinnung von Interesse sind. Diese Proben wurden in den Methoden vollständig beschrieben und in den ergänzenden Anmerkungen 1 (Rasterelektronenmikroskopie), 2 (Röntgenbeugung) und 3 (Kalorimetrie) charakterisiert.
a, Skizze eines Entropie (S)-Temperatur (T)-Diagramms mit ein- und ausgeschaltetem elektrischem Feld, angewendet auf NLP-Materialien, die Phasenübergänge zeigen. Zwei Energieaufnahmezyklen werden in zwei verschiedenen Temperaturzonen gezeigt. Die blauen und grünen Zyklen treten jeweils innerhalb und außerhalb des Phasenübergangs auf und enden in sehr unterschiedlichen Bereichen der Oberfläche. b, zwei unipolare DE PST MLC-Ringe, 1 mm dick, gemessen zwischen 0 und 155 kV cm-1 bei 20 °C und 90 °C, und die entsprechenden Olsen-Zyklen. Die Buchstaben ABCD beziehen sich auf verschiedene Zustände im Olson-Zyklus. AB: MLCs wurden bei 20 °C auf 155 kV cm-1 geladen. BC: MLC wurde bei 155 kV cm-1 gehalten und die Temperatur wurde auf 90 °C erhöht. CD: MLC entlädt sich bei 90 °C. DA: MLC im Nullfeld auf 20 °C abgekühlt. Der blaue Bereich entspricht der Eingangsleistung, die zum Starten des Zyklus erforderlich ist. Der orangefarbene Bereich stellt die in einem Zyklus gesammelte Energie dar. c, oberes Feld, Spannung (schwarz) und Strom (rot) über der Zeit, verfolgt während desselben Olson-Zyklus wie b. Die beiden Einfügungen stellen die Verstärkung von Spannung und Strom an wichtigen Punkten im Zyklus dar. Im unteren Feld stellen die gelben und grünen Kurven die entsprechenden Temperatur- bzw. Energiekurven für ein 1 mm dickes MLC dar. Die Energie wird aus den Strom- und Spannungskurven im oberen Feld berechnet. Negative Energie entspricht der gesammelten Energie. Die Schritte, die in den vier Abbildungen den Großbuchstaben entsprechen, sind dieselben wie im Olson-Zyklus. Der Zyklus AB'CD entspricht dem Stirling-Zyklus (Zusatzanmerkung 7).
wobei E und D das elektrische Feld bzw. das elektrische Verschiebungsfeld sind. Nd kann indirekt aus dem DE-Kreis (Abb. 1b) oder direkt durch Starten eines thermodynamischen Kreisprozesses gewonnen werden. Die nützlichsten Methoden wurden von Olsen in seinen Pionierarbeiten zur Gewinnung pyroelektrischer Energie in den 1980er Jahren beschrieben17.
Abb. 1b zeigt zwei monopolare DE-Schleifen aus 1 mm dicken PST-MLC-Proben, die bei 20 °C bzw. 90 °C über einen Bereich von 0 bis 155 kV cm-1 (600 V) zusammengesetzt wurden. Diese beiden Zyklen können verwendet werden, um indirekt die vom Olson-Zyklus in Abbildung 1a gesammelte Energie zu berechnen. Tatsächlich besteht der Olsen-Zyklus aus zwei Isofeldzweigen (hier Nullfeld im DA-Zweig und 155 kV cm-1 im BC-Zweig) und zwei isothermen Zweigen (hier 20 °C im AB-Zweig und 20 °C im CD-Zweig). Die während des Zyklus gesammelte Energie entspricht den orangefarbenen und blauen Bereichen (EdD-Integral). Die gesammelte Energie Nd ist die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsenergie, d. h. nur der orangefarbene Bereich in Abb. 1b. Dieser spezielle Olson-Zyklus ergibt eine Nd-Energiedichte von 1,78 J cm-3. Der Stirling-Prozess ist eine Alternative zum Olson-Prozess (Ergänzende Anmerkung 7). Da die konstante Ladungsstufe (offener Stromkreis) leichter erreicht wird, erreicht die aus Abb. 1b (Zyklus AB'CD) extrahierte Energiedichte 1,25 J cm-3. Dies entspricht zwar nur 70 % der Energie, die der Olson-Prozess gewinnen kann, aber einfache Energiegewinnungsgeräte schaffen dies.
Zusätzlich haben wir die während des Olson-Zyklus gesammelte Energie direkt gemessen, indem wir den PST MLC mithilfe einer Linkam-Temperaturregelstufe und eines SourceMeters (Methode) mit Energie versorgt haben. Abbildung 1c oben und in den jeweiligen Einschüben zeigen den Strom (rot) und die Spannung (schwarz), die auf demselben 1 mm dicken PST MLC gesammelt wurden wie für die DE-Schleife, die denselben Olson-Zyklus durchläuft. Strom und Spannung ermöglichen die Berechnung der gesammelten Energie, und die Kurven sind in Abb. 1c unten (grün) und die Temperatur (gelb) während des gesamten Zyklus dargestellt. Die Buchstaben ABCD stehen für denselben Olson-Zyklus in Abb. 1. Die MLC-Ladung erfolgt während des AB-Abschnitts und wird mit einem niedrigen Strom (200 µA) durchgeführt, sodass SourceMeter den Ladevorgang ordnungsgemäß steuern kann. Die Folge dieses konstanten Anfangsstroms ist, dass die Spannungskurve (schwarze Kurve) aufgrund des nichtlinearen Potentialverschiebungsfelds D PST (Abb. 1c, oberer Einschub) nicht linear ist. Am Ende des Ladevorgangs sind 30 mJ elektrische Energie im MLC gespeichert (Punkt B). Anschließend erwärmt sich der MLC und es wird ein negativer Strom (und daher ein negativer Strom) erzeugt, während die Spannung bei 600 V bleibt. Nach 40 s, als die Temperatur ein Plateau von 90 °C erreichte, wurde dieser Strom kompensiert, obwohl die Stufenprobe während dieses Isofelds im Schaltkreis eine elektrische Leistung von 35 mJ erzeugte (zweite Einfügung in Abb. 1c, oben). Die Spannung am MLC (Zweig CD) wird dann reduziert, was zu zusätzlichen 60 mJ elektrischer Arbeit führt. Die gesamte Ausgangsenergie beträgt 95 mJ. Die gesammelte Energie ist die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsenergie, was 95 – 30 = 65 mJ ergibt. Dies entspricht einer Energiedichte von 1,84 J cm-3, die sehr nahe an dem aus dem DE-Ring extrahierten Nd liegt. Die Reproduzierbarkeit dieses Olson-Zyklus wurde umfassend getestet (Ergänzende Anmerkung 4). Durch weitere Erhöhung von Spannung und Temperatur erreichten wir mithilfe von Olsen-Zyklen in einem 0,5 mm dicken PST-MLC 4,43 J cm-3 über einen Temperaturbereich von 750 V (195 kV cm-1) und 175 °C (Ergänzende Anmerkung 5). Dies ist viermal höher als die beste in der Literatur berichtete Leistung für direkte Olson-Zyklen und wurde auf dünnen Filmen aus Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3 (PMN-PT) (1,06 J cm-3)18 (cm) erzielt. Ergänzende Tabelle 1 für weitere Werte in der Literatur). Diese Leistung wurde aufgrund des sehr niedrigen Leckstroms dieser MLCs (<10−7 A bei 750 V und 180 °C, siehe Einzelheiten in der ergänzenden Anmerkung 6) erreicht – ein entscheidender Punkt, der von Smith et al.19 erwähnt wurde – im Gegensatz zu den in früheren Studien verwendeten Materialien17,20. Diese Leistung wurde aufgrund des sehr niedrigen Leckstroms dieser MLCs (<10−7 A bei 750 V und 180 °C, siehe Einzelheiten in der ergänzenden Anmerkung 6) erreicht – ein entscheidender Punkt, der von Smith et al.19 erwähnt wurde – im Gegensatz zu den in früheren Studien verwendeten Materialien17,20. Diese Eigenschaften wurden erst vor Kurzem mit den Geräten dieser MLC-Produkte (<10–7 °C bei 750 °C und 180 °C) hergestellt Beispiele 6) — Kritischer Moment, geschätzter Smitom und Dr. 19 – im Zusammenhang mit dem Material, das in mehreren Folgejahren von 17,20 verwendet wird. Diese Eigenschaften wurden aufgrund des sehr geringen Leckstroms dieser MLCs (<10–7 A bei 750 V und 180 °C, siehe ergänzende Anmerkung 6 für Details) erreicht – ein kritischer Punkt, der von Smith et al. 19 erwähnt wurde – im Gegensatz zu Materialien, die in früheren Studien verwendet wurden17,20.由于这些MLC 的泄漏电流非常低（在750 V 和180 °C 时<10-7 A，请参见补充说明6 Vorwort: Smith, 19提到的关键点——相比之下,已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料17,20.由于 这些 mlc 的 泄漏 非常 (在 在 在 750 V 和 180 ° C 时 <10-7 A), 参见 补充 说明 6 中 详细信息）））） – 等 人 19 到 关键 关键 点 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 相比之下 已经达到了这种性能到早期研究中使用的材料17.20. Nach dem Einfrieren von MLC-Geräten (<10–7 °C bei 750 °C und 180 °C, siehe Abschnitt 6) – Schlussmoment, упомянутый Смитом и dr. 19 – Für die Gesundheit werden diese Merkmale hervorgehoben. Da der Leckstrom dieser MLCs sehr niedrig ist (<10–7 A bei 750 V und 180 °C, siehe ergänzende Anmerkung 6 für Details) – ein wichtiger Punkt, der von Smith et al. 19 zum Vergleich erwähnt wurde –, wurden diese Leistungen erreicht.zu Materialien, die in früheren Studien verwendet wurden 17,20.
Die gleichen Bedingungen (600 V, 20–90 °C) galten für den Stirling-Zyklus (Ergänzende Anmerkung 7). Wie aufgrund der Ergebnisse des DE-Zyklus erwartet, betrug die Ausbeute 41,0 mJ. Eines der auffälligsten Merkmale von Stirling-Kreisprozessen ist ihre Fähigkeit, die Anfangsspannung durch den thermoelektrischen Effekt zu verstärken. Wir beobachteten eine Spannungsverstärkung von bis zu 39 % (von einer Anfangsspannung von 15 V auf eine Endspannung von bis zu 590 V, siehe Ergänzende Abb. 7.2).
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal dieser MLCs besteht darin, dass sie makroskopische Objekte sind, die groß genug sind, um Energie im Joule-Bereich zu sammeln. Daher haben wir einen Prototyp-Harvester (HARV1) aus 28 1 mm dicken MLC PST konstruiert, der dem gleichen Parallelplattendesign wie von Torello et al.14 beschrieben in einer 7×4-Matrix entspricht, wie in Abb. gezeigt. Die wärmetransportierende dielektrische Flüssigkeit im Verteiler wird durch eine Schlauchpumpe zwischen zwei Behältern verdrängt, in denen die Flüssigkeitstemperatur konstant gehalten wird (Methode). Sammeln Sie bis zu 3,1 J mithilfe des in Abb. 2a beschriebenen Olson-Zyklus, isothermen Bereichen bei 10 °C und 125 °C und Isofeldbereichen bei 0 und 750 V (195 kV cm-1). Dies entspricht einer Energiedichte von 3,14 J cm-3. Mit dieser Kombination wurden Messungen unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt (Abb. 2b). Beachten Sie, dass 1,8 J über einen Temperaturbereich von 80 °C und eine Spannung von 600 V (155 kV cm-1) erreicht wurden. Dies steht in guter Übereinstimmung mit den zuvor erwähnten 65 mJ für 1 mm dickes PST-MLC unter den gleichen Bedingungen (28 × 65 = 1820 mJ).
a) Versuchsaufbau eines montierten HARV1-Prototyps basierend auf 28 1 mm dicken MLC-PSTs (4 Reihen × 7 Spalten), die mit Olson-Zyklen laufen. Für jeden der vier Zyklusschritte werden im Prototyp Temperatur und Spannung bereitgestellt. Der Computer treibt eine Schlauchpumpe an, die eine dielektrische Flüssigkeit zwischen den kalten und heißen Reservoirs, zwei Ventilen und einer Stromquelle zirkulieren lässt. Der Computer verwendet außerdem Thermoelemente, um Daten zu der dem Prototyp zugeführten Spannung und Stromstärke sowie der Temperatur des Mähdreschers von der Stromversorgung zu sammeln. b) Von unserem 4×7-MLC-Prototyp gesammelte Energie (Farbe) gegenüber Temperaturbereich (X-Achse) und Spannung (Y-Achse) in verschiedenen Experimenten.
Eine größere Version des Energieerzeugers (HARV2) mit 60 PST MLC 1 mm Dicke und 160 PST MLC 0,5 mm Dicke (41,7 g aktives pyroelektrisches Material) lieferte 11,2 J (Ergänzende Anmerkung 8). 1984 baute Olsen einen Energieerzeuger auf Basis von 317 g einer zinndotierten Pb(Zr,Ti)O3-Verbindung, der bei einer Temperatur von etwa 150 °C 6,23 J Strom erzeugen konnte (Ref. 21). Für diesen Mähdrescher ist dies der einzige andere verfügbare Wert im Joule-Bereich. Er erreichte etwas mehr als die Hälfte des von uns erreichten Werts und fast die siebenfache Qualität. Das bedeutet, dass die Energiedichte von HARV2 13-mal höher ist.
Die Zyklusdauer von HARV1 beträgt 57 Sekunden. Dies erzeugte 54 mW Leistung mit 4 Reihen a 7 Spalten aus 1 mm dicken MLC-Sätzen. Um noch einen Schritt weiter zu gehen, bauten wir einen dritten Mähdrescher (HARV3) mit einem 0,5 mm dicken PST MLC und einem ähnlichen Aufbau wie HARV1 und HARV2 (Ergänzende Anmerkung 9). Wir haben eine Thermalisierungszeit von 12,5 Sekunden gemessen. Dies entspricht einer Zykluszeit von 25 s (Ergänzende Abb. 9). Die gesammelte Energie (47 mJ) ergibt eine elektrische Leistung von 1,95 mW pro MLC, was uns wiederum annehmen lässt, dass HARV2 0,55 W erzeugt (ungefähr 1,95 mW × 280 PST MLC mit 0,5 mm Dicke). Zusätzlich simulierten wir die Wärmeübertragung mithilfe einer Finite-Elemente-Simulation (COMSOL, Ergänzende Anmerkung 10 und Ergänzende Tabellen 2–4) entsprechend den HARV1-Experimenten. Durch die Finite-Elemente-Modellierung konnten für die gleiche Anzahl von PST-Spalten um fast eine Größenordnung höhere Leistungswerte (430 mW) vorhergesagt werden, indem die MLC auf 0,2 mm verdünnt wurde, Wasser als Kühlmittel verwendet wurde und die Matrix auf 7 Reihen × 4 Spalten zurückgesetzt wurde (zusätzlich gab es 960 mW, als sich der Tank neben dem Mähdrescher befand, ergänzende Abb. 10b).
Um die Nützlichkeit dieses Kollektors zu demonstrieren, wurde ein Stirling-Zyklus auf einen eigenständigen Demonstrator angewendet, der aus nur zwei 0,5 mm dicken PST-MLCs als Wärmekollektoren, einem Hochspannungsschalter, einem Niederspannungsschalter mit Speicherkondensator, einem DC/DC-Wandler, einem Mikrocontroller mit geringem Stromverbrauch, zwei Thermoelementen und einem Aufwärtswandler bestand (Ergänzende Anmerkung 11). Für die Schaltung muss der Speicherkondensator zunächst mit 9 V aufgeladen werden, und dann läuft sie autonom, während die Temperatur der beiden MLCs zwischen -5 °C und 85 °C liegt, hier in Zyklen von 160 s (mehrere Zyklen sind in Ergänzender Anmerkung 11 dargestellt). Bemerkenswerterweise können zwei MLCs mit einem Gewicht von nur 0,3 g dieses große System autonom steuern. Ein weiteres interessantes Merkmal ist, dass der Niederspannungswandler 400 V mit einem Wirkungsgrad von 79 % in 10–15 V umwandeln kann (Ergänzende Anmerkung 11 und Ergänzende Abbildung 11.3).
Abschließend wurde die Effizienz dieser MLC-Module bei der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie bewertet. Der Gütefaktor η des Wirkungsgrades ist definiert als das Verhältnis der Dichte der aufgenommenen elektrischen Energie Nd zur Dichte der zugeführten Wärme Qin (Ergänzende Anmerkung 12):
Abbildung 3a und b zeigen den Wirkungsgrad η und den proportionalen Wirkungsgrad ηr des Olsen-Zyklus als Funktion des Temperaturbereichs eines 0,5 mm dicken PST-MLC. Beide Datensätze gelten für ein elektrisches Feld von 195 kV cm-1. Der Wirkungsgrad erreicht 1,43 %, was 18 % von ηr entspricht. In einem Temperaturbereich von 10 K zwischen 25 °C und 35 °C erreicht ηr jedoch Werte von bis zu 40 % (blaue Kurve in Abb. 3b). Dies ist das Doppelte des bekannten Wertes für NLP-Materialien, der in PMN-PT-Filmen im Temperaturbereich von 10 K und 300 kV cm-1 aufgezeichnet wurde (Ref. 18). Temperaturbereiche unter 10 K wurden nicht berücksichtigt, da die thermische Hysterese des PST-MLC zwischen 5 und 8 K liegt. Die Erkenntnis, dass sich Phasenübergänge positiv auf die Effizienz auswirken, ist entscheidend. Tatsächlich werden die optimalen Werte von η und ηr in Abb. 3a,b fast alle bei der Anfangstemperatur Ti = 25 °C erreicht. Dies ist auf einen engen Phasenübergang ohne angelegtes Feld zurückzuführen, und die Curietemperatur TC liegt in diesen MLCs bei etwa 20 °C (Ergänzende Anmerkung 13).
a,b, der Wirkungsgrad η und der proportionale Wirkungsgrad des Olson-Zyklus (a)\({\eta }_{{\rm{r}}}=\eta /{\eta}_{{\rm{Carnot}} für die maximale elektrische Feldstärke bei einem Feld von 195 kV cm-1 und verschiedenen Anfangstemperaturen Ti, }}\,\)(b) für das MPC PST mit einer Dicke von 0,5 mm, abhängig vom Temperaturintervall ΔTspan.
Letztere Beobachtung hat zwei wichtige Implikationen: (1) Jeder effektive Zyklus muss bei Temperaturen über TC beginnen, damit ein feldinduzierter Phasenübergang (von paraelektrisch zu ferroelektrisch) auftritt; (2) diese Materialien sind bei Laufzeiten nahe TC effizienter. Obwohl unsere Experimente Wirkungsgrade im großen Maßstab zeigen, können wir aufgrund des begrenzten Temperaturbereichs wegen der Carnot-Grenze (\(\Delta T/T\)) keine großen absoluten Wirkungsgrade erzielen. Der hervorragende Wirkungsgrad dieser PST-MLCs rechtfertigt jedoch Olsens Aussage, dass „ein idealer regenerativer thermoelektrischer Motor der Klasse 20, der bei Temperaturen zwischen 50 °C und 250 °C betrieben wird, einen Wirkungsgrad von 30 % haben kann“17. Um diese Werte zu erreichen und das Konzept zu testen, wäre es sinnvoll, dotierte PSTs mit unterschiedlichen TCs zu verwenden, wie von Shebanov und Borman untersucht. Sie zeigten, dass TC in PST zwischen 3 °C (Sb-Dotierung) und 33 °C (Ti-Dotierung) variieren kann 22. Daher gehen wir davon aus, dass pyroelektrische Regeneratoren der nächsten Generation auf der Basis dotierter PST-MLCs oder anderer Materialien mit einem starken Phasenübergang erster Ordnung mit den besten Energiesammlern konkurrieren können.
In dieser Studie untersuchten wir MLCs aus PST. Diese Geräte bestehen aus einer Reihe von Pt- und PST-Elektroden, wobei mehrere Kondensatoren parallel geschaltet sind. PST wurde ausgewählt, weil es ein hervorragendes EC-Material und daher ein potenziell hervorragendes NLP-Material ist. Es weist bei etwa 20 °C einen scharfen ferroelektrisch-paraelektrischen Phasenübergang erster Ordnung auf, was darauf hindeutet, dass seine Entropieänderungen denen in Abb. 1 gezeigten ähneln. Ähnliche MLCs wurden für EC13,14-Geräte vollständig beschrieben. In dieser Studie verwendeten wir 10,4 × 7,2 × 1 mm³ und 10,4 × 7,2 × 0,5 mm³ MLCs. MLCs mit einer Dicke von 1 mm und 0,5 mm wurden aus 19 bzw. 9 Schichten PST mit einer Dicke von 38,6 µm hergestellt. In beiden Fällen wurde die innere PST-Schicht zwischen 2,05 µm dicken Platinelektroden platziert. Das Design dieser MLCs geht davon aus, dass 55 % der PSTs aktiv sind, entsprechend dem Teil zwischen den Elektroden (Ergänzende Anmerkung 1). Die aktive Elektrodenfläche betrug 48,7 mm2 (Ergänzende Tabelle 5). MLC PST wurde durch Festphasenreaktion und Gussverfahren hergestellt. Die Details des Herstellungsprozesses wurden in einem früheren Artikel beschrieben14. Einer der Unterschiede zwischen PST MLC und dem früheren Artikel ist die Reihenfolge der B-Plätze, die die Leistung von EC in PST stark beeinflusst. Die Reihenfolge der B-Plätze von PST MLC beträgt 0,75 (Ergänzende Anmerkung 2) und wird durch Sintern bei 1400 °C und anschließendes Hunderte von Stunden langes Glühen bei 1000 °C erreicht. Weitere Informationen zu PST MLC finden Sie in den Ergänzenden Anmerkungen 1–3 und der Ergänzenden Tabelle 5.
Das Hauptkonzept dieser Studie basiert auf dem Olson-Zyklus (Abb. 1). Für einen solchen Zyklus benötigen wir ein heißes und ein kaltes Reservoir sowie eine Stromversorgung, die in der Lage ist, die Spannung und Stromstärke in den verschiedenen MLC-Modulen zu überwachen und zu steuern. Diese direkten Zyklen verwendeten zwei verschiedene Konfigurationen, nämlich (1) Linkam-Module, die ein an eine Keithley 2410-Stromquelle angeschlossenes MLC heizen und kühlen, und (2) drei Prototypen (HARV1, HARV2 und HARV3) parallel mit der gleichen Energiequelle. Im letzteren Fall wurde eine dielektrische Flüssigkeit (Silikonöl mit einer Viskosität von 5 cP bei 25 °C, gekauft von Sigma Aldrich) für den Wärmeaustausch zwischen den beiden Reservoirs (heiß und kalt) und dem MLC verwendet. Das thermische Reservoir besteht aus einem mit dielektrischer Flüssigkeit gefüllten Glasbehälter, der auf der Thermoplatte platziert ist. Der Kaltspeicher besteht aus einem Wasserbad mit Flüssigkeitsschläuchen, die dielektrische Flüssigkeit in einem großen, mit Wasser und Eis gefüllten Kunststoffbehälter enthalten. Zwei Dreiwege-Quetschventile (erworben von Bio-Chem Fluidics) wurden an beiden Enden des Mähdreschers angebracht, um die Flüssigkeit ordnungsgemäß von einem Behälter zum anderen umzuschalten (Abbildung 2a). Um ein thermisches Gleichgewicht zwischen dem PST-MLC-Paket und dem Kühlmittel zu gewährleisten, wurde die Zykluszeit verlängert, bis die Thermoelemente am Einlass und Auslass (so nah wie möglich am PST-MLC-Paket) die gleiche Temperatur anzeigten. Das Python-Skript verwaltet und synchronisiert alle Instrumente (Quellenmessgeräte, Pumpen, Ventile und Thermoelemente), um den korrekten Olson-Zyklus auszuführen. d. h. der Kühlmittelkreislauf beginnt mit dem Durchlaufen des PST-Stapels, nachdem das Quellenmessgerät geladen wurde, sodass sich diese bei der gewünschten angelegten Spannung für den gegebenen Olson-Zyklus erwärmen.
Alternativ haben wir diese direkten Messungen der gesammelten Energie mit indirekten Methoden bestätigt. Diese indirekten Methoden basieren auf elektrischen Verschiebungs- (D) und elektrischen Feldschleifen (E), die bei unterschiedlichen Temperaturen gesammelt wurden. Durch Berechnung der Fläche zwischen zwei DE-Schleifen kann man genau abschätzen, wie viel Energie gesammelt werden kann, wie in Abbildung 2.1b dargestellt. Diese DE-Schleifen werden ebenfalls mit Keithley-Quellenmessgeräten gesammelt.
Achtundzwanzig 1 mm dicke PST MLCs wurden in einer 4-reihigen, 7-spaltigen Parallelplattenstruktur gemäß dem in der Referenz beschriebenen Design zusammengebaut. 14. Der Flüssigkeitsabstand zwischen den PST-MLC-Reihen beträgt 0,75 mm. Dies wird erreicht, indem Streifen doppelseitigen Klebebands als Flüssigkeitsabstandshalter um die Kanten des PST MLC angebracht werden. Das PST MLC ist elektrisch parallel mit einer Silber-Epoxid-Brücke verbunden, die Kontakt mit den Elektrodenleitungen hat. Danach wurden Drähte mit Silber-Epoxidharz auf jede Seite der Elektrodenanschlüsse geklebt, um die Verbindung zur Stromversorgung herzustellen. Schließlich wird die gesamte Struktur in den Polyolefinschlauch eingeführt. Letzterer wird mit dem Flüssigkeitsrohr verklebt, um eine ordnungsgemäße Abdichtung zu gewährleisten. Schließlich werden 0,25 mm dicke Thermoelemente vom Typ K in jedes Ende der PST-MLC-Struktur eingebaut, um die Flüssigkeitstemperaturen am Einlass und Auslass zu überwachen. Dazu muss der Schlauch zunächst perforiert werden. Nach der Installation des Thermoelements wird zwischen Thermoelementschlauch und Draht derselbe Klebstoff wie zuvor aufgetragen, um die Abdichtung wiederherzustellen.
Es wurden acht separate Prototypen gebaut, von denen vier 40 0,5 mm dicke MLC-PSTs hatten, die als parallele Platten mit 5 Spalten und 8 Reihen verteilt waren, und die restlichen vier hatten jeweils 15 1 mm dicke MLC-PSTs in einer 3-Spalten × 5-Reihen-Parallelplattenstruktur. Die Gesamtzahl der verwendeten PST-MLCs betrug 220 (160 0,5 mm dick und 60 PST-MLC 1 mm dick). Wir nennen diese beiden Untereinheiten HARV2_160 und HARV2_60. Der Flüssigkeitsspalt im Prototyp HARV2_160 besteht aus zwei 0,25 mm dicken doppelseitigen Klebebändern mit einem 0,25 mm dicken Draht dazwischen. Für den Prototyp HARV2_60 wiederholten wir dasselbe Verfahren, verwendeten jedoch einen 0,38 mm dicken Draht. Aus Symmetriegründen verfügen HARV2_160 und HARV2_60 über eigene Fluidkreisläufe, Pumpen, Ventile und eine eigene Kaltseite (Ergänzende Anmerkung 8). Zwei HARV2-Einheiten teilen sich einen Wärmespeicher, einen 3-Liter-Behälter (30 cm x 20 cm x 5 cm) auf zwei Heizplatten mit rotierenden Magneten. Alle acht einzelnen Prototypen sind elektrisch parallel geschaltet. Die Untereinheiten HARV2_160 und HARV2_60 arbeiten gleichzeitig im Olson-Zyklus, was zu einer Energieausbeute von 11,2 J führt.
Platzieren Sie 0,5 mm dickes PST MLC in einem Polyolefinschlauch mit doppelseitigem Klebeband und Draht auf beiden Seiten, um Platz für den Flüssigkeitsfluss zu schaffen. Aufgrund seiner geringen Größe wurde der Prototyp neben einem Heiß- oder Kaltwasserventil platziert, um die Zykluszeiten zu minimieren.
Im PST MLC wird durch Anlegen einer konstanten Spannung an den Heizzweig ein konstantes elektrisches Feld angelegt. Dadurch wird ein negativer thermischer Strom erzeugt und Energie gespeichert. Nach dem Erhitzen des PST MLC wird das Feld entfernt (V = 0) und die darin gespeicherte Energie an den Quellenzähler zurückgegeben, was einem weiteren Beitrag der gesammelten Energie entspricht. Schließlich werden die MLC-PSTs bei angelegter Spannung V = 0 auf ihre Ausgangstemperatur abgekühlt, damit der Zyklus erneut beginnen kann. In dieser Phase wird keine Energie gesammelt. Wir führten den Olsen-Zyklus mit einem Keithley 2410 SourceMeter durch, luden den PST MLC über eine Spannungsquelle und stellten die Stromanpassung auf den entsprechenden Wert ein, sodass während der Ladephase genügend Punkte für zuverlässige Energieberechnungen gesammelt wurden.
In Stirling-Zyklen wurden PST-MLCs im Spannungsquellenmodus bei einem anfänglichen elektrischen Feldwert (Anfangsspannung Vi > 0), einem gewünschten Compliance-Strom, sodass der Ladeschritt etwa 1 s dauert (und genügend Punkte für eine zuverlässige Berechnung der Energie gesammelt werden), und kalter Temperatur geladen. In Stirling-Zyklen wurden PST-MLCs im Spannungsquellenmodus bei einem anfänglichen elektrischen Feldwert (Anfangsspannung Vi > 0), einem gewünschten Compliance-Strom, sodass der Ladeschritt etwa 1 s dauert (und genügend Punkte für eine zuverlässige Berechnung der Energie gesammelt werden), und kalter Temperatur geladen. In den Stylling-Zirkeln von PST MLC wurde die Zeitspanne für die Stromerzeugung auf die Stromquelle (zur Zeit für die Anwendung Vi > 0) verlängert податливом Diese Zeitspanne dauert etwa 1 Stunde (und benötigt eine ausreichende Menge an Energie für die nächste Stromabnahme) und die Temperatur ist niedrig. In den Stirling-PST-MLC-Zyklen wurden sie im Spannungsquellenmodus beim Anfangswert des elektrischen Felds (Anfangsspannung Vi > 0), dem gewünschten Ertragsstrom, sodass die Ladephase etwa 1 s dauert (und eine ausreichende Anzahl von Punkten für eine zuverlässige Energieberechnung gesammelt wird) und bei kalter Temperatur geladen.在斯特林循环中, PST MLC 在电压源模式下以初始电场值（初始电压Vi > 0）充电,所需的顺应电流使得充电步骤大约需要1秒（并且收集了足够的点以可靠地计算能量）和低温. Im Hauptzyklus wird der PST MLC im Spannungsquellenmodus mit dem anfänglichen elektrischen Feldwert (Anfangsspannung Vi > 0) geladen, sodass der erforderliche Compliance-Strom für den Ladeschritt etwa 1 Sekunde benötigt (und wir haben genügend Punkte gesammelt, um (Energie) und niedrige Temperatur zuverlässig zu berechnen). Im Laufe des Stigling-Zyklus wird PST MLC in der Regel mit der automatischen Stromversorgungsfunktion (automatische Anwendung Vi > 0) aktualisiert tok Dies bedeutet, dass dieser Zeitraum mindestens 1 Stunde lang dauert (und eine ausreichende Menge an Strom benötigt, um Energie zu verbrauchen) und nichts Temperaturen. Im Stirling-Zyklus wird der PST MLC im Spannungsquellenmodus mit einem Anfangswert des elektrischen Felds (Anfangsspannung Vi > 0) geladen, der erforderliche Compliance-Strom ist so bemessen, dass die Ladephase etwa 1 s dauert (und eine ausreichende Anzahl von Punkten gesammelt wird, um die Energie zuverlässig zu berechnen) und bei niedrigen Temperaturen.Bevor sich das PST MLC erwärmt, öffnen Sie den Stromkreis, indem Sie einen Anpassungsstrom von I = 0 mA anlegen (der minimale Anpassungsstrom, den unsere Messquelle verarbeiten kann, beträgt 10 nA). Dadurch verbleibt eine Ladung im PST des MJK und die Spannung steigt mit zunehmender Erwärmung der Probe. Da I = 0 mA, wird im Arm BC keine Energie gesammelt. Nach Erreichen einer hohen Temperatur steigt die Spannung im MLT FT (in einigen Fällen mehr als 30-mal, siehe zusätzliche Abb. 7.2), das MLK FT wird entladen (V = 0) und elektrische Energie wird darin für die Dauer der ursprünglichen Ladung gespeichert. Der entsprechende Strom wird an die Messgerätquelle zurückgegeben. Aufgrund der Spannungsverstärkung ist die bei hoher Temperatur gespeicherte Energie höher als die zu Beginn des Zyklus bereitgestellte. Folglich wird Energie durch Umwandlung von Wärme in Elektrizität gewonnen.
Wir haben ein Keithley 2410 SourceMeter verwendet, um die an das PST MLC angelegte Spannung und Stromstärke zu überwachen. Die entsprechende Energie wird durch Integration des Produkts aus Spannung und Stromstärke berechnet, das vom Keithley SourceMeter gemessen wird, \ (E = {\int }_{0}^{\tau }{I}_({\rm {meas))}\left(t\ right){V}_{{\rm{meas}}}(t)\), wobei τ die Periodendauer ist. Auf unserer Energiekurve bedeuten positive Energiewerte die Energie, die wir dem MLC PST zuführen müssen, und negative Werte bedeuten die Energie, die wir daraus gewinnen und somit die erhaltene Energie. Die relative Leistung für einen bestimmten Sammelzyklus wird bestimmt, indem die gesammelte Energie durch die Periodendauer τ des gesamten Zyklus geteilt wird.
Alle Daten werden im Haupttext oder in zusätzlichen Informationen präsentiert. Briefe und Materialanfragen sind an die Quelle der mit diesem Artikel bereitgestellten AT- oder ED-Daten zu richten.
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Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Photovoltaikmaterialien: aktuelle Effizienz und zukünftige Herausforderungen. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Photovoltaikmaterialien: aktuelle Effizienz und zukünftige Herausforderungen.Polman, A., Knight, M., Garnett, EK, Ehrler, B. und Sinke, VK Photovoltaikmaterialien: aktuelle Leistung und zukünftige Herausforderungen. Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Polman, A., Knight, M., Garnett, EC, Ehrler, B. & Sinke, WC Solarmaterialien: aktuelle Effizienz und zukünftige Herausforderungen.Polman, A., Knight, M., Garnett, EK, Ehrler, B. und Sinke, VK Photovoltaikmaterialien: aktuelle Leistung und zukünftige Herausforderungen.Science 352, aad4424 (2016).
Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Konjunktureller pyro-piezoelektrischer Effekt zur selbstversorgenden gleichzeitigen Temperatur- und Druckmessung. Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Konjunkter pyro-piezoelektrischer Effekt zur gleichzeitigen Temperatur- und Druckmessung mit eigener Stromversorgung.Song K., Zhao R., Wang ZL und Yan Yu. Kombinierter pyropiezoelektrischer Effekt zur autonomen gleichzeitigen Messung von Temperatur und Druck. Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Song, K., Zhao, R., Wang, ZL & Yang, Y. Zur Selbstversorgung gleichzeitig mit Temperatur und Druck.Song K., Zhao R., Wang ZL und Yan Yu. Kombinierter thermopiezoelektrischer Effekt zur autonomen gleichzeitigen Messung von Temperatur und Druck.Vorwärts. Alma Mater 31, 1902831 (2019).
Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Energiegewinnung basierend auf pyroelektrischen Zyklen von Ericsson in einer ferroelektrischen Relaxorkeramik. Sebald, G., Pruvost, S. & Guyomar, D. Energiegewinnung basierend auf pyroelektrischen Zyklen von Ericsson in einer ferroelektrischen Relaxorkeramik.Sebald G., Prouvost S. und Guyomar D. Energiegewinnung basierend auf pyroelektrischen Ericsson-Zyklen in relaxor-ferroelektrischer Keramik.Sebald G., Prouvost S. und Guyomar D. Energiegewinnung in Relaxor-Ferroelektrika basierend auf dem pyroelektrischen Zyklenverfahren von Ericsson. Smart Alma Mater. Struktur. 17, 15012 (2007).
Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Elektrokalorische und pyroelektrische Materialien der nächsten Generation für die elektrothermische Energieumwandlung im Festkörper. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Elektrokalorische und pyroelektrische Materialien der nächsten Generation für die elektrothermische Energieumwandlung im Festkörper. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Elektrische und pyroelektrische Materialien folgten einer Reihe von Tests für die Erstellung von Tests durch Dritte elektrothermische Energie. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Elektrokalorische und pyroelektrische Materialien der nächsten Generation für die elektrothermische Energieumwandlung im Festkörper. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Elektrische und pyroelektrische Materialien folgten einer Reihe von Tests für die Erstellung von Tests durch Dritte elektrothermische Energie. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Elektrokalorische und pyroelektrische Materialien der nächsten Generation für die elektrothermische Energieumwandlung im Festkörper.Lady Bull. 39, 1099–1109 (2014).
Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y. Standard und Gütezahl zur Quantifizierung der Leistung pyroelektrischer Nanogeneratoren. Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y. Standard und Gütezahl zur Quantifizierung der Leistung pyroelektrischer Nanogeneratoren.Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL und Yang, Yu. Ein Standard und Qualitätsfaktor zur Quantifizierung der Leistung pyroelektrischer Nanogeneratoren. Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y. Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL & Yang, Y.Zhang, K., Wang, Y., Wang, ZL und Yang, Yu. Kriterien und Leistungsmaße zur Quantifizierung der Leistung eines pyroelektrischen Nanogenerators.Nano Energy 55, 534–540 (2019).
Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Elektrokalorische Kühlzyklen in Blei-Scandium-Tantalat mit echter Regeneration durch Feldvariation. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Elektrokalorische Kühlzyklen in Blei-Scandium-Tantalat mit echter Regeneration durch Feldvariation.Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. und Mathur, ND Elektrokalorische Kühlzyklen in Blei-Scandium-Tantalat mit echter Regeneration durch Feldmodifikation. Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND Crossley, S., Nair, B., Whatmore, RW, Moya, X. & Mathur, ND. Tantal ist eine der wertvollsten Komponenten für Tantal.Crossley, S., Nair, B., Watmore, RW, Moya, X. und Mathur, ND. Ein elektrothermischer Kühlzyklus von Scandium-Blei-Tantalat für echte Regeneration durch Feldumkehr.Physik Rev. X 9, 41002 (2019).
Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND Kalorische Materialien in der Nähe von ferroischen Phasenübergängen. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND Kalorische Materialien in der Nähe von ferroischen Phasenübergängen.Moya, X., Kar-Narayan, S. und Mathur, ND. Kalorische Materialien in der Nähe von Ferroid-Phasenübergängen. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND. Moya, X., Kar-Narayan, S. & Mathur, ND Thermische Materialien in der Nähe der Eisenmetallurgie.Moya, X., Kar-Narayan, S. und Mathur, ND Thermische Materialien in der Nähe von Eisenphasenübergängen.Nat. Alma Mater 13, 439–450 (2014).
Moya, X. & Mathur, ND Kalorische Materialien zum Kühlen und Heizen. Moya, X. & Mathur, ND Kalorische Materialien zum Kühlen und Heizen.Moya, X. und Mathur, ND Thermische Materialien zum Kühlen und Heizen. Moya, X. & Mathur, ND 用于冷却和加热的热量材料 Moya, X. & Mathur, ND Thermische Materialien zum Kühlen und Heizen.Moya X. und Mathur ND Thermische Materialien zum Kühlen und Heizen.Science 370, 797–803 (2020).
Torelló, A. & Defay, E. Elektrokalorische Kühler: eine Rezension. Torelló, A. & Defay, E. Elektrokalorische Kühler: eine Rezension.Torello, A. und Defay, E. Elektrokalorische Kühler: eine Übersicht. Torelló, A. & Defay, E. Torelló, A. & Defay, E.Torello, A. und Defay, E. Elektrothermische Kühler: eine Übersicht.Fortgeschritten. elektronisch. Alma Mater. 8. 2101031 (2022).
Nuchokgwe, Y. et al. Enorme Energieeffizienz von elektrokalorischem Material in hochgeordnetem Scandium-Scandium-Blei. Nationale Kommunikation. 12, 3298 (2021).
Nair, B. et al. Der elektrothermische Effekt von Oxid-Mehrschichtkondensatoren ist über einen weiten Temperaturbereich groß. Nature 575, 468–472 (2019).
Torello, A. et al. Riesiger Temperaturbereich in elektrothermischen Regeneratoren. Science 370, 125–129 (2020).
Wang, Y. et al. Hochleistungs-Festkörper-Elektrothermie-Kühlsystem. Science 370, 129–133 (2020).
Meng, Y. et al. Kaskaden-Elektrothermie-Kühlgerät für großen Temperaturanstieg. National Energy 5, 996–1002 (2020).
Olsen, RB & Brown, DD Hocheffiziente direkte Umwandlung von Wärme in elektrische Energie – bezogene pyroelektrische Messungen. Olsen, RB & Brown, DD Hocheffiziente direkte Umwandlung von Wärme in elektrische Energie im Zusammenhang mit pyroelektrischen Messungen.Olsen, RB und Brown, DD Hocheffiziente direkte Umwandlung von Wärme in elektrische Energie im Zusammenhang mit pyroelektrischen Messungen. Olsen, RB & Brown, DD Olsen, RB & Brown, DDOlsen, RB und Brown, DD Effiziente direkte Umwandlung von Wärme in Elektrizität im Zusammenhang mit pyroelektrischen Messungen.Ferroelektrika 40, 17–27 (1982).
Pandya, S. et al. Energie- und Leistungsdichte in dünnen Relaxor-Ferroelektrikafilmen. Nationale Alma Mater. https://doi.org/10.1038/s41563-018-0059-8 (2018).
Smith, AN & Hanrahan, BM Kaskadierte pyroelektrische Umwandlung: Optimierung des ferroelektrischen Phasenübergangs und der elektrischen Verluste. Smith, AN & Hanrahan, BM Kaskadierte pyroelektrische Umwandlung: Optimierung des ferroelektrischen Phasenübergangs und der elektrischen Verluste.Smith, AN und Hanrahan, BM Kaskadierte pyroelektrische Umwandlung: Ferroelektrischer Phasenübergang und Optimierung des elektrischen Verlusts. Smith, AN & Hanrahan, BM Smith, AN & Hanrahan, BMSmith, AN und Hanrahan, BM Kaskadierte pyroelektrische Umwandlung: Optimierung ferroelektrischer Phasenübergänge und elektrischer Verluste.J. Anwendung. Physik. 128, 24103 (2020).
Hoch, SR Die Verwendung ferroelektrischer Materialien zur Umwandlung von Wärmeenergie in Elektrizität. Prozess. IEEE 51, 838–845 (1963).
Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Kaskadierter pyroelektrischer Energiekonverter. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Kaskadierter pyroelektrischer Energiekonverter.Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM und Dullea, J. Kaskaden-pyroelektrischer Leistungskonverter. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J. Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM & Dullea, J.Olsen, RB, Bruno, DA, Briscoe, JM und Dullea, J. Kaskadierte pyroelektrische Leistungskonverter.Ferroelektrika 59, 205–219 (1984).
Shebanov, L. & Borman, K. Über Blei-Scandium-Tantalat-Feststofflösungen mit hohem elektrokalorischen Effekt. Shebanov, L. & Borman, K. Über Blei-Scandium-Tantalat-Feststofflösungen mit hohem elektrokalorischen Effekt.Shebanov L. und Borman K. Über feste Lösungen von Blei-Scandium-Tantalat mit hohem elektrokalorischen Effekt. Shebanov, L. & Borman, K. 电热效应的钪铅钪固溶体. Shebanov, L. & Borman, K.Shebanov L. und Borman K. Über Scandium-Blei-Scandium-Feststofflösungen mit hohem elektrokalorischen Effekt.Ferroelektrika 127, 143–148 (1992).
Wir danken N. Furusawa, Y. Inoue und K. Honda für ihre Hilfe bei der Erstellung des MLC. PL, AT, YN, AA, JL, UP, VK, OB und ED. Dank an die luxemburgische Nationale Forschungsstiftung (FNR) für die Unterstützung dieser Arbeit durch CAMELHEAT C17/MS/11703691/Defay, MASSENA PRIDE/15/10935404/Defay-Siebentritt, THERMODIMAT C20/MS/14718071/Defay und BRIDGES2021/MS/16282302/CECOHA/Defay.
Abteilung für Materialforschung und -technologie, Luxembourg Institute of Technology (LIST), Belvoir, Luxemburg