基于薄膜技术的平面微热电发电机的低成本微型制造程序的开发,用于能源采集应用
Sobhy M Abdelkader1,2, Donart Nayebare1, Tamer F Megahed1,2
1Electrical Power Engineering, Egypt-Japan University of Science and Technology (E-JUST), Alexandria, Egypt.
PloS one
|July 11, 2024
概括
这项研究开发了一台微型热电发电机 (TEG) 用于电子产品的能量采集. 双层TEG设计显著增加了输出功率,使便携式设备能够实现能源自主.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 收集能源 收集能源
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 可携带和可穿戴电子产品需要能源自主.
- 热电发电机 (TEG) 提供了一个可靠的,无维护的能源采集解决方案.
- 微型TEG对于微型电子应用至关重要.
研究的目的:
- 设计,制造和分析一个微型热电发电机 (TEG).
- 为了研究平面,双层TEG配置用于增强发电的性能.
- 用实验数据验证模拟结果,用于制造的单层TEG原型.
主要方法:
- 使用ANSYS进行有限元分析 (FEA) 来进行设备模拟.
- 采用平面配置进行小型化.
- 制造了一个单层TEG原型,使用纸质影子面具和喷沉积.
主要成果:
- 双层TEG在50K温度梯度下实现了1417mV的开放电路电压和2.4μW的输出功率.
- 双层设计与单层设备 (226 mV,0.12 μW) 相比显示出显著更高的性能.
- 一个单层原型的实验验证在50K的温度差异下产生了131mV,证实了设计可行性.
结论:
- 拟议的双层微型TEG设计为能源采集提供了卓越的性能.
- 这项研究为为下一代便携和可穿戴电子产品开发高效的微型TEG提供了基础.
- 使用纸质影子面具和喷沉积的制造方法对于微型TEG生产是可行的.
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