विजेचे शाश्वत स्रोत उपलब्ध करून देणे हे या शतकातील सर्वात महत्त्वाच्या आव्हानांपैकी एक आहे. ऊर्जा संकलन करणाऱ्या सामग्रीमधील संशोधन क्षेत्रे याच प्रेरणेतून उदयास आली आहेत, ज्यात थर्मोइलेक्ट्रिक¹, फोटोव्होल्टेइक² आणि थर्मोफोटोव्होल्टेइक³ यांचा समावेश आहे. जरी आपल्याकडे जूल श्रेणीतील ऊर्जा संकलित करण्यास सक्षम सामग्री आणि उपकरणांची कमतरता असली तरी, विद्युत ऊर्जेचे नियतकालिक तापमान बदलांमध्ये रूपांतर करू शकणाऱ्या पायरोइलेक्ट्रिक सामग्रीला सेन्सर्स⁴ आणि ऊर्जा संकलक⁵,⁶,⁷ मानले जाते. येथे आम्ही ४२ ग्रॅम लेड स्कँडियम टँटॅलेटपासून बनवलेल्या मल्टीलेअर कपॅसिटरच्या स्वरूपात एक मॅक्रोस्कोपिक औष्णिक ऊर्जा संकलक विकसित केला आहे, जो प्रत्येक थर्मोडायनॅमिक चक्रात ११.२ जूल विद्युत ऊर्जा निर्माण करतो. प्रत्येक पायरोइलेक्ट्रिक मॉड्यूल प्रति चक्र ४.४३ जूल प्रति घन सेंटीमीटर पर्यंत विद्युत ऊर्जा घनता निर्माण करू शकते. आम्ही हे देखील दाखवतो की, एम्बेडेड मायक्रोकंट्रोलर्स आणि तापमान सेन्सर्स असलेल्या स्वायत्त ऊर्जा संकलकांना सतत ऊर्जा पुरवण्यासाठी ०.३ ग्रॅम वजनाचे असे दोन मॉड्यूल पुरेसे आहेत. शेवटी, आम्ही दाखवतो की १० केल्विन तापमानाच्या श्रेणीसाठी, हे मल्टीलेअर कपॅसिटर्स ४०% कार्नोट कार्यक्षमता गाठू शकतात. हे गुणधर्म (१) उच्च कार्यक्षमतेसाठी फेरोइलेक्ट्रिक अवस्था बदल, (२) नुकसान टाळण्यासाठी कमी लीकेज करंट, आणि (३) उच्च ब्रेकडाउन व्होल्टेज यांमुळे आहेत. हे मॅक्रोस्कोपिक, स्केलेबल आणि कार्यक्षम पायरोइलेक्ट्रिक ऊर्जा संचयन यंत्र थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा निर्मितीची पुनर्कल्पना करत आहेत.
थर्मोइलेक्ट्रिक पदार्थांसाठी आवश्यक असलेल्या अवकाशीय तापमान प्रवणतेच्या तुलनेत, थर्मोइलेक्ट्रिक पदार्थांमधून ऊर्जा मिळवण्यासाठी कालांतराने तापमान चक्रांची आवश्यकता असते. याचा अर्थ एक थर्मोडायनॅमिक चक्र आहे, ज्याचे वर्णन एन्ट्रॉपी (S)-तापमान (T) आकृतीद्वारे सर्वोत्तम प्रकारे केले जाते. आकृती 1a मध्ये स्कँडियम लेड टँटलेट (PST) मधील क्षेत्र-चालित फेरोइलेक्ट्रिक-पॅराइलेक्ट्रिक प्रावस्था संक्रमण दर्शवणारा, एका नॉन-लिनियर पायरोइलेक्ट्रिक (NLP) पदार्थाचा एक वैशिष्ट्यपूर्ण ST आलेख दाखवला आहे. ST आकृतीवरील चक्राचे निळे आणि हिरवे भाग हे ओल्सन चक्रातील रूपांतरित विद्युत ऊर्जेशी संबंधित आहेत (दोन आयसोथर्मल आणि दोन आयसोपोल भाग). येथे आपण समान विद्युत क्षेत्र बदल (क्षेत्र चालू आणि बंद) आणि तापमान बदल ΔT असलेली दोन चक्रे विचारात घेतो, जरी त्यांची सुरुवातीची तापमानं भिन्न असली तरी. हिरवे चक्र प्रावस्था संक्रमण क्षेत्रात स्थित नाही आणि त्यामुळे प्रावस्था संक्रमण क्षेत्रात असलेल्या निळ्या चक्रापेक्षा त्याचे क्षेत्रफळ खूपच लहान आहे. ST आकृतीमध्ये, क्षेत्रफळ जितके मोठे, तितकी जास्त ऊर्जा गोळा केली जाते. म्हणून, प्रावस्था संक्रमणाने अधिक ऊर्जा गोळा केली पाहिजे. एनएलपीमध्ये मोठ्या क्षेत्रातील सायकलिंगची गरज ही इलेक्ट्रोथर्मल अनुप्रयोगांच्या गरजेसारखीच आहे9, 10, 11, 12, जिथे पीएसटी मल्टीलेयर कपॅसिटर्स (एमएलसी) आणि पीव्हीडीएफ-आधारित टरपॉलिमर्सनी अलीकडेच उत्कृष्ट रिव्हर्स कामगिरी दर्शविली आहे. सायकलमधील कूलिंग कामगिरीची स्थिती 13,14,15,16. म्हणून, आम्ही औष्णिक ऊर्जा संकलनासाठी उपयुक्त पीएसटी एमएलसी ओळखले आहेत. या नमुन्यांचे पद्धतींमध्ये पूर्णपणे वर्णन केले आहे आणि पूरक नोट्स 1 (स्कॅनिंग इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी), 2 (एक्स-रे विवर्तन) आणि 3 (कॅलरीमेट्री) मध्ये त्यांचे वैशिष्ट्यीकरण केले आहे.
a, NLP पदार्थांवर विद्युत क्षेत्र चालू आणि बंद असताना, प्रावस्था संक्रमणे दर्शवणारा एन्ट्रॉपी (S)-तापमान (T) आलेखाचा आराखडा. दोन वेगवेगळ्या तापमान क्षेत्रांमध्ये दोन ऊर्जा संकलन चक्रे दर्शविली आहेत. निळी आणि हिरवी चक्रे अनुक्रमे प्रावस्था संक्रमणाच्या आत आणि बाहेर घडतात आणि पृष्ठभागाच्या अगदी भिन्न भागांमध्ये संपतात. b, दोन DE PST MLC एकध्रुवीय कड्या, 1 मिमी जाडीच्या, ज्यांचे अनुक्रमे 20 °C आणि 90 °C तापमानावर 0 ते 155 kV cm-1 दरम्यान मापन केले आहे, आणि संबंधित ओल्सेन चक्रे. ABCD ही अक्षरे ओल्सेन चक्रातील वेगवेगळ्या अवस्था दर्शवतात. AB: MLCs 20°C तापमानावर 155 kV cm-1 पर्यंत चार्ज केले होते. BC: MLC 155 kV cm-1 वर स्थिर ठेवले होते आणि तापमान 90 °C पर्यंत वाढवले ​​होते. CD: MLC 90°C तापमानावर डिस्चार्ज होते. DA: MLC शून्य क्षेत्रात 20°C पर्यंत थंड केले होते. निळा भाग चक्र सुरू करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या इनपुट पॉवरशी संबंधित आहे. नारंगी भाग एका चक्रात गोळा केलेली ऊर्जा दर्शवतो. c, वरचे पॅनल, व्होल्टेज (काळा) आणि करंट (लाल), वेळेनुसार, जे b प्रमाणेच त्याच ओल्सन चक्रात नोंदवले आहे. दोन इन्सर्ट्स चक्रातील महत्त्वाच्या टप्प्यांवर व्होल्टेज आणि करंटचे प्रवर्धन दर्शवतात. खालच्या पॅनलमध्ये, पिवळे आणि हिरवे वक्र अनुक्रमे १ मिमी जाडीच्या MLC साठी संबंधित तापमान आणि ऊर्जा वक्र दर्शवतात. वरच्या पॅनलवरील करंट आणि व्होल्टेज वक्रांवरून ऊर्जेची गणना केली जाते. ऋण ऊर्जा ही गोळा केलेली ऊर्जा दर्शवते. चारही आकड्यांमधील मोठ्या अक्षरांशी संबंधित टप्पे ओल्सन चक्राप्रमाणेच आहेत. AB'CD हे चक्र स्टर्लिंग चक्राशी संबंधित आहे (अतिरिक्त टीप ७).
येथे E आणि D हे अनुक्रमे विद्युत क्षेत्र आणि विद्युत विस्थापन क्षेत्र आहेत. Nd हे DE सर्किटमधून (आकृती 1b) अप्रत्यक्षपणे किंवा थर्मोडायनामिक चक्र सुरू करून थेट मिळवता येते. सर्वात उपयुक्त पद्धतींचे वर्णन ओल्सेन यांनी 1980 च्या दशकात पायरोइलेक्ट्रिक ऊर्जा गोळा करण्यावरील त्यांच्या अग्रगण्य कार्यात केले होते¹⁷.
आकृती 1b मध्ये, अनुक्रमे 20 °C आणि 90 °C तापमानावर तयार केलेल्या 1 मिमी जाडीच्या PST-MLC नमुन्यांचे, 0 ते 155 kV cm-1 (600 V) च्या श्रेणीतील दोन मोनोपोलर DE लूप दाखवले आहेत. या दोन चक्रांचा उपयोग आकृती 1a मध्ये दाखवलेल्या ओल्सन चक्राने गोळा केलेल्या ऊर्जेची अप्रत्यक्षपणे गणना करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. वास्तविक पाहता, ओल्सन चक्रात दोन आयसोफिल्ड शाखा (येथे, DA शाखेत शून्य क्षेत्र आणि BC शाखेत 155 kV cm-1) आणि दोन आयसोथर्मल शाखा (येथे, AB शाखेत 20°C आणि CD शाखेत 20°C) असतात. चक्रादरम्यान गोळा केलेली ऊर्जा नारंगी आणि निळ्या भागांशी (EdD इंटिग्रल) संबंधित आहे. गोळा केलेली ऊर्जा Nd ही इनपुट आणि आउटपुट ऊर्जेमधील फरक आहे, म्हणजेच आकृती 1b मधील फक्त नारंगी भाग. हे विशिष्ट ओल्सन चक्र 1.78 J cm-3 ची Nd ऊर्जा घनता देते. स्टर्लिंग चक्र हे ओल्सन चक्राला एक पर्याय आहे (पूरक टीप ७). स्थिर चार्ज अवस्था (ओपन सर्किट) अधिक सहजपणे गाठता येत असल्यामुळे, आकृती १ब (चक्र AB'CD) मधून काढलेली ऊर्जा घनता १.२५ जूल प्रति चौरस सेंटीमीटर इतकी पोहोचते. हे ओल्सन चक्राद्वारे गोळा करता येणाऱ्या ऊर्जेच्या केवळ ७०% आहे, परंतु साधी ऊर्जा संकलन उपकरणे हे साध्य करतात.
याव्यतिरिक्त, आम्ही लिंकम तापमान नियंत्रण स्टेज आणि सोर्स मीटर (पद्धत) वापरून PST MLC ला ऊर्जा देऊन ओल्सन सायकल दरम्यान गोळा केलेली ऊर्जा थेट मोजली. आकृती 1c मध्ये वरच्या बाजूला आणि संबंधित इनसेटमध्ये, त्याच ओल्सन सायकलमधून जाणाऱ्या DE लूपप्रमाणेच, त्याच 1 मिमी जाडीच्या PST MLC वर गोळा केलेला करंट (लाल) आणि व्होल्टेज (काळा) दर्शविला आहे. करंट आणि व्होल्टेजमुळे गोळा केलेल्या ऊर्जेची गणना करणे शक्य होते, आणि संपूर्ण सायकल दरम्यानचे वक्र आकृती 1c, खालच्या बाजूला (हिरवा) आणि तापमान (पिवळा) मध्ये दर्शविले आहेत. ABCD ही अक्षरे आकृती 1 मध्ये तीच ओल्सन सायकल दर्शवतात. MLC चार्जिंग AB लेग दरम्यान होते आणि ते कमी करंटवर (200 µA) केले जाते, त्यामुळे सोर्समीटर चार्जिंग योग्यरित्या नियंत्रित करू शकते. या स्थिर प्रारंभिक करंटचा परिणाम असा आहे की नॉन-लिनियर पोटेन्शियल डिस्प्लेसमेंट फील्ड D PST (आकृती 1c, वरचा इनसेट) मुळे व्होल्टेज वक्र (काळा वक्र) लिनियर नाही. चार्जिंगच्या शेवटी, MLC मध्ये (बिंदू B) 30 mJ विद्युत ऊर्जा साठवली जाते. त्यानंतर MLC गरम होते आणि व्होल्टेज 600 V असताना एक नकारात्मक प्रवाह (आणि म्हणून एक नकारात्मक विद्युत प्रवाह) निर्माण होतो. 40 सेकंदांनंतर, जेव्हा तापमान 90 °C च्या स्थिर पातळीवर पोहोचले, तेव्हा या प्रवाहाची भरपाई केली गेली, जरी या आयसोफिल्ड दरम्यान स्टेप सॅम्पलने सर्किटमध्ये 35 mJ विद्युत शक्ती निर्माण केली (आकृती 1c, वरील दुसरा इनसेट). त्यानंतर MLC वरील व्होल्टेज (शाखा CD) कमी केले जाते, ज्यामुळे अतिरिक्त 60 mJ विद्युत कार्य होते. एकूण आउटपुट ऊर्जा 95 mJ आहे. गोळा केलेली ऊर्जा ही इनपुट आणि आउटपुट ऊर्जेमधील फरक आहे, जी 95 – 30 = 65 mJ देते. हे 1.84 J cm-3 च्या ऊर्जा घनतेशी जुळते, जे DE रिंगमधून काढलेल्या Nd च्या अगदी जवळ आहे. या ओल्सन सायकलच्या पुनरुत्पादकतेची विस्तृतपणे चाचणी केली गेली आहे (पूरक टीप 4). व्होल्टेज आणि तापमान आणखी वाढवून, आम्ही 0.5 मिमी जाडीच्या PST MLC मध्ये 750 V (195 kV cm-1) आणि 175 °C तापमानाच्या श्रेणीत ओल्सेन सायकल वापरून 4.43 J cm-3 मिळवले (पूरक टीप 5). हे थेट ओल्सेन सायकलसाठी साहित्यात नोंदवलेल्या सर्वोत्तम कामगिरीपेक्षा चार पटीने जास्त आहे आणि ते Pb(Mg,Nb)O3-PbTiO3 (PMN-PT) च्या पातळ फिल्म्सवर (1.06 J cm-3)18 (cm) मिळवले होते. साहित्यातील अधिक मूल्यांसाठी पूरक सारणी 1 पहा). पूर्वीच्या अभ्यासात वापरलेल्या सामग्रीच्या विपरीत17,20, या MLCs च्या खूप कमी लीकेज करंटमुळे (<10−7 A 750 V आणि 180 °C वर, तपशील परिशिष्ट टीप 6 मध्ये पहा) ही कामगिरी साध्य झाली आहे - स्मिथ एट अल.19 यांनी नमूद केलेला एक महत्त्वाचा मुद्दा. पूर्वीच्या अभ्यासात वापरलेल्या सामग्रीच्या विपरीत17,20, या MLCs च्या खूप कमी लीकेज करंटमुळे (<10−7 A 750 V आणि 180 °C वर, तपशील परिशिष्ट टीप 6 मध्ये पहा) ही कामगिरी साध्य झाली आहे - स्मिथ एट अल.19 यांनी नमूद केलेला एक महत्त्वाचा मुद्दा. Эти характеристики были достигнуты благодаря очень низкому току утечки этих MLC (<10-7 А при 750 В и 180 °C, сбност. дополнительном उदाहरण 6) — क्रिटिसकी मोमेंट, упомянутый Смитом и др. 19 — в отличие от к материалам, использованным в более ранних исследованиях17,20. पूर्वीच्या अभ्यासात वापरलेल्या सामग्रीच्या विपरीत17,20, या MLCs च्या खूप कमी लीकेज करंटमुळे (<10–7 A 750 V आणि 180 °C वर, तपशीलांसाठी पूरक टीप 6 पहा) - स्मिथ एट अल. 19 ने नमूद केलेला एक महत्त्वाचा मुद्दा) ही वैशिष्ट्ये साध्य झाली.由于这些एमएलसी等人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由于 这些 mlc 的 泄漏 非常 （在在 在 750 V 和 180 ° से 时 < 10-7 A ， 参见 补充 说明 6 中信息））） — 等 人 19 提到 关键 关键 点 相比之下 相比之下 相毋之之之下相比之下 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. Поскольку ток утечки этих MLC очень низкий (<10–7 А при 750 В и 180 °C, см. подробности в дополнительном примечавик) момент, упомянутый Смитом и др. 19 — для сравнения, были достигнуты эти характеристики. या MLCs चा लीकेज करंट खूप कमी असल्यामुळे (<10–7 A 750 V आणि 180 °C वर, तपशीलांसाठी पूरक टीप 6 पहा) – स्मिथ एट अल. 19 यांनी नमूद केलेला एक महत्त्वाचा मुद्दा – तुलनेसाठी, ही कामगिरी साध्य करण्यात आली.पूर्वीच्या अभ्यासात वापरलेल्या सामग्री 17,20.
स्टर्लिंग चक्रासाठी (पूरक टीप ७) त्याच अटी (६०० V, २०–९० °C) लागू करण्यात आल्या. डीई चक्राच्या निकालांनुसार अपेक्षित असल्याप्रमाणे, उत्पन्न ४१.० mJ होते. स्टर्लिंग चक्रांचे एक सर्वात लक्षणीय वैशिष्ट्य म्हणजे थर्मोइलेक्ट्रिक परिणामाद्वारे सुरुवातीच्या व्होल्टेजला प्रवर्धित करण्याची त्यांची क्षमता. आम्हाला ३९ पटींपर्यंत व्होल्टेज वाढ दिसून आली (१५ V च्या सुरुवातीच्या व्होल्टेजपासून ते ५९० V पर्यंतच्या अंतिम व्होल्टेजपर्यंत, पूरक आकृती ७.२ पहा).
या एमएलसींचे (MLCs) आणखी एक वैशिष्ट्य म्हणजे त्या जूल श्रेणीतील ऊर्जा गोळा करण्याइतक्या मोठ्या स्थूल वस्तू आहेत. म्हणून, आम्ही टोरेलो आणि इतरांनी वर्णन केलेल्या समांतर प्लेट डिझाइननुसार, आकृतीमध्ये दाखवल्याप्रमाणे 7×4 मॅट्रिक्समध्ये 1 मिमी जाडीच्या 28 एमएलसी पीएसटी (MLC PST) वापरून एक प्रोटोटाइप हार्वेस्टर (HARV1) तयार केला. मॅनिफोल्डमधील उष्णता वाहक डायलेक्ट्रिक द्रव एका पेरिस्टॅल्टिक पंपाद्वारे दोन जलाशयांमध्ये विस्थापित केला जातो, जिथे द्रवाचे तापमान स्थिर ठेवले जाते (पद्धत). आकृती 2a मध्ये वर्णन केलेल्या ओल्सन सायकलचा वापर करून 3.1 जूल पर्यंत ऊर्जा गोळा केली जाते, ज्यामध्ये 10°C आणि 125°C चे समतापीय क्षेत्र आणि 0 आणि 750 V (195 kV cm-1) चे समक्षेत्र क्षेत्र आहेत. हे 3.14 जूल सेमी-3 च्या ऊर्जा घनतेशी जुळते. या एकत्रित उपकरणाचा वापर करून, विविध परिस्थितीत मोजमाप घेण्यात आले (आकृती 2b). लक्षात घ्या की 80 °C तापमान आणि 600 V (155 kV cm-1) व्होल्टेजच्या श्रेणीत 1.8 J ऊर्जा मिळाली. हे त्याच परिस्थितीत 1 मिमी जाडीच्या PST MLC साठी पूर्वी नमूद केलेल्या 65 mJ (28 × 65 = 1820 mJ) ऊर्जेशी चांगले जुळते.
अ, ऑल्सन सायकलवर चालणाऱ्या १ मिमी जाडीच्या २८ एमएलसी पीएसटी (४ रांगा × ७ स्तंभ) वर आधारित, जोडलेल्या HARV1 प्रोटोटाइपची प्रायोगिक मांडणी. सायकलच्या प्रत्येक चार टप्प्यांसाठी, प्रोटोटाइपमध्ये तापमान आणि व्होल्टेज पुरवले जाते. संगणक एक पेरिस्टॅल्टिक पंप चालवतो, जो थंड आणि गरम जलाशयांमध्ये डायलेक्ट्रिक द्रव फिरवतो, तसेच दोन व्हॉल्व्ह आणि एक ऊर्जा स्रोत चालवतो. संगणक, ऊर्जा पुरवठ्यापासून प्रोटोटाइपला पुरवलेले व्होल्टेज आणि करंट तसेच कंबाईनच्या तापमानाबद्दल डेटा गोळा करण्यासाठी थर्मोकपल्सचा देखील वापर करतो. ब, वेगवेगळ्या प्रयोगांमध्ये आमच्या ४×७ एमएलसी प्रोटोटाइपने गोळा केलेली ऊर्जा (रंग) विरुद्ध तापमान श्रेणी (एक्स-अक्ष) आणि व्होल्टेज (वाय-अक्ष).
१ मिमी जाडीचे ६० PST MLC आणि ०.५ मिमी जाडीचे १६० PST MLC (४१.७ ग्रॅम सक्रिय पायरोइलेक्ट्रिक मटेरियल) असलेल्या हार्वेस्टरच्या मोठ्या आवृत्तीने (HARV2) ११.२ जूल ऊर्जा दिली (पूरक टीप ८). १९८४ मध्ये, ओल्सेनने ३१७ ग्रॅम टिन-मिश्रित Pb(Zr,Ti)O3 संयुगावर आधारित एक एनर्जी हार्वेस्टर बनवला होता, जो सुमारे १५० °C तापमानावर ६.२३ जूल वीज निर्माण करण्यास सक्षम होता (संदर्भ २१). या कंबाईनसाठी, जूल श्रेणीमध्ये उपलब्ध असलेले हे एकमेव दुसरे मूल्य आहे. त्याला आम्ही मिळवलेल्या मूल्याच्या निम्म्याहून थोडे जास्त आणि जवळपास सातपट अधिक गुणवत्ता मिळाली. याचा अर्थ असा की HARV2 ची ऊर्जा घनता १३ पट जास्त आहे.
HARV1 चा चक्र कालावधी ५७ सेकंद आहे. यातून १ मिमी जाडीच्या MLC संचांच्या ७ स्तंभांच्या ४ रांगा वापरून ५४ mW ऊर्जा निर्माण झाली. याहून एक पाऊल पुढे जाऊन, आम्ही ०.५ मिमी जाडीच्या PST MLC सह आणि HARV1 व HARV2 प्रमाणेच रचना असलेला तिसरा संयुक्त संच (HARV3) तयार केला (पूरक टीप ९). आम्ही १२.५ सेकंदांचा औष्णिकीकरण कालावधी मोजला. हे २५ सेकंदांच्या चक्र कालावधीशी जुळते (पूरक आकृती ९). गोळा केलेल्या ऊर्जेमुळे (४७ mJ) प्रत्येक MLC साठी १.९५ mW विद्युत ऊर्जा मिळते, ज्यामुळे आपण असा अंदाज लावू शकतो की HARV2 ०.५५ W ऊर्जा निर्माण करतो (अंदाजे १.९५ mW × २८० PST MLC ०.५ मिमी जाडी). याव्यतिरिक्त, आम्ही HARV1 प्रयोगांशी संबंधित फायनाईट एलिमेंट सिम्युलेशन (COMSOL, पूरक टीप १० आणि पूरक सारण्या २-४) वापरून उष्णता हस्तांतरणाचे सिम्युलेशन केले. फायनाईट एलिमेंट मॉडेलिंगमुळे, MLC ला 0.2 मिमी पर्यंत पातळ करून, कूलंट म्हणून पाण्याचा वापर करून, आणि मॅट्रिक्सला 7 ओळी × 4 कॉलम्समध्ये पुनर्संचयित करून, त्याच संख्येच्या PST कॉलम्ससाठी जवळपास एका परिमाणाच्या क्रमाने जास्त (430 mW) पॉवर मूल्यांचा अंदाज लावणे शक्य झाले (याव्यतिरिक्त, जेव्हा टाकी कंबाईनच्या शेजारी होती तेव्हा 960 mW होते, पूरक आकृती 10b).
या कलेक्टरची उपयुक्तता दाखवण्यासाठी, एका स्टँड-अलोन डेमॉन्स्ट्रेटरवर स्टर्लिंग सायकल लागू करण्यात आली, ज्यामध्ये उष्णता संग्राहक म्हणून फक्त दोन 0.5 मिमी जाडीचे PST MLCs, एक हाय व्होल्टेज स्विच, स्टोरेज कपॅसिटरसह एक लो व्होल्टेज स्विच, एक DC/DC कन्व्हर्टर, एक लो पॉवर मायक्रोकंट्रोलर, दोन थर्मोकपल्स आणि बूस्ट कन्व्हर्टर यांचा समावेश होता (पूरक टीप 11). या सर्किटमध्ये स्टोरेज कपॅसिटरला सुरुवातीला 9V वर चार्ज करणे आवश्यक असते आणि त्यानंतर ते स्वायत्तपणे चालते, जेव्हा दोन्ही MLCs चे तापमान -5°C ते 85°C पर्यंत असते, येथे 160 सेकंदांच्या सायकल्समध्ये (अनेक सायकल्स पूरक टीप 11 मध्ये दर्शविल्या आहेत). विशेष म्हणजे, केवळ 0.3 ग्रॅम वजनाचे दोन MLCs या मोठ्या प्रणालीला स्वायत्तपणे नियंत्रित करू शकतात. आणखी एक मनोरंजक वैशिष्ट्य म्हणजे लो व्होल्टेज कन्व्हर्टर 400V चे 10-15V मध्ये 79% कार्यक्षमतेने रूपांतर करण्यास सक्षम आहे (पूरक टीप 11 आणि पूरक आकृती 11.3).
शेवटी, आम्ही औष्णिक ऊर्जेचे विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतर करण्यामध्ये या MLC मॉड्यूल्सच्या कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन केले. कार्यक्षमतेचा गुणवत्ता घटक η हा गोळा केलेल्या विद्युत ऊर्जेची घनता Nd आणि पुरवलेल्या उष्णतेची घनता Qin यांच्या गुणोत्तराच्या रूपात परिभाषित केला जातो (पूरक टीप 12):
आकृती ३अ,ब मध्ये ०.५ मिमी जाडीच्या PST MLC च्या तापमान श्रेणीनुसार, ओल्सेन चक्राची कार्यक्षमता η आणि समानुपाती कार्यक्षमता ηr अनुक्रमे दर्शविल्या आहेत. दोन्ही डेटा संच १९५ kV cm-1 च्या विद्युत क्षेत्रासाठी दिले आहेत. ही कार्यक्षमता १.४३% पर्यंत पोहोचते, जी ηr च्या १८% च्या समतुल्य आहे. तथापि, २५ °C ते ३५ °C पर्यंतच्या १० K तापमान श्रेणीसाठी, ηr ४०% पर्यंत पोहोचते (आकृती ३ब मधील निळा वक्र). हे PMN-PT फिल्म्समध्ये १० K आणि ३०० kV cm-1 च्या तापमान श्रेणीत नोंदवलेल्या NLP पदार्थांच्या ज्ञात मूल्याच्या (ηr = १९%) दुप्पट आहे (संदर्भ १८). १० K पेक्षा कमी तापमान श्रेणी विचारात घेतल्या नाहीत, कारण PST MLC चे थर्मल हिस्टेरेसिस ५ ते ८ K च्या दरम्यान असते. कार्यक्षमतेवर प्रावस्था संक्रमणांच्या सकारात्मक परिणामाची ओळख महत्त्वपूर्ण आहे. खरं तर, आकृती ३अ,ब मध्ये η आणि ηr ची इष्टतम मूल्ये जवळजवळ सर्व प्रारंभिक तापमान Ti = २५°C वर मिळतात. याचे कारण असे की, जेव्हा कोणतेही क्षेत्र लागू केले जात नाही तेव्हा प्रावस्था संक्रमण जवळजवळ होते आणि या MLCs मध्ये क्युरी तापमान TC सुमारे २०°C असते (पूरक टीप १३).
a,b, ओल्सन चक्राची कार्यक्षमता η आणि समानुपाती कार्यक्षमता (a)\({\eta }_{{\rm{r}}}=\eta /{\eta}_{{\rm{Carnot}} 195 kV cm-1 च्या क्षेत्रात आणि वेगवेगळ्या प्रारंभिक तापमान Ti साठी कमाल विद्युत, }}\,\)(b) MPC PST 0.5 मिमी जाडीसाठी, तापमान मध्यांतर ΔTspan वर अवलंबून.
दुसऱ्या निरीक्षणाचे दोन महत्त्वाचे परिणाम आहेत: (१) क्षेत्र-प्रेरित प्रावस्था संक्रमण (पॅराइलेक्ट्रिकपासून फेरोइलेक्ट्रिकमध्ये) होण्यासाठी, कोणतेही प्रभावी सायकलिंग TC पेक्षा जास्त तापमानावर सुरू झाले पाहिजे; (२) हे पदार्थ TC च्या जवळच्या रन टाइमवर अधिक कार्यक्षम असतात. जरी आमच्या प्रयोगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर कार्यक्षमता दिसून आली असली तरी, कार्नोट मर्यादेमुळे (\(\Delta T/T\)) मर्यादित तापमान श्रेणी आम्हाला मोठी निरपेक्ष कार्यक्षमता प्राप्त करू देत नाही. तथापि, या PST MLCs द्वारे प्रदर्शित केलेली उत्कृष्ट कार्यक्षमता ओल्सेन यांच्या विधानाचे समर्थन करते, जेव्हा ते म्हणतात की “५० °C ते २५० °C तापमानात चालणाऱ्या एका आदर्श क्लास २० रिजनरेटिव्ह थर्मोइलेक्ट्रिक मोटरची कार्यक्षमता ३०% असू शकते”१७. ही मूल्ये गाठण्यासाठी आणि संकल्पनेची चाचणी घेण्यासाठी, शेबानोव्ह आणि बोरमन यांनी अभ्यासल्याप्रमाणे, वेगवेगळ्या TCs सह डोप केलेल्या PSTs चा वापर करणे उपयुक्त ठरेल. त्यांनी दाखवले की PST मधील TC 3°C (Sb डोपिंग) पासून 33°C (Ti डोपिंग) पर्यंत बदलू शकते 22. म्हणून, आम्ही असा अंदाज लावतो की डोप केलेल्या PST MLCs किंवा मजबूत फर्स्ट ऑर्डर फेज ट्रान्झिशन असलेल्या इतर सामग्रीवर आधारित पुढच्या पिढीचे पायरोइलेक्ट्रिक रीजनरेटर्स सर्वोत्तम पॉवर हार्वेस्टर्सशी स्पर्धा करू शकतात.
या अभ्यासात, आम्ही PST पासून बनवलेल्या MLCs चा अभ्यास केला. या उपकरणांमध्ये Pt आणि PST इलेक्ट्रोड्सची एक मालिका असते, ज्यामध्ये अनेक कपॅसिटर्स समांतर जोडलेले असतात. PST ची निवड केली गेली कारण ते एक उत्कृष्ट EC मटेरियल आहे आणि म्हणूनच संभाव्यतः एक उत्कृष्ट NLP मटेरियल आहे. ते सुमारे 20 °C तापमानाला एक तीव्र प्रथम-श्रेणी फेरोइलेक्ट्रिक-पॅराइलेक्ट्रिक फेज ट्रान्झिशन दर्शवते, जे सूचित करते की त्याचे एन्ट्रॉपी बदल आकृती 1 मध्ये दर्शविलेल्या बदलांसारखेच आहेत. अशाच प्रकारच्या MLCs चे EC13,14 उपकरणांसाठी पूर्णपणे वर्णन केले गेले आहे. या अभ्यासात, आम्ही 10.4 × 7.2 × 1 mm³ आणि 10.4 × 7.2 × 0.5 mm³ MLCs वापरले. 1 मिमी आणि 0.5 मिमी जाडीचे MLCs अनुक्रमे 38.6 µm जाडीच्या PST च्या 19 आणि 9 थरांपासून बनवले गेले. दोन्ही बाबतीत, आतील PST थर 2.05 µm जाडीच्या प्लॅटिनम इलेक्ट्रोड्सच्या मध्ये ठेवला होता. या MLCs च्या डिझाइनमध्ये असे गृहीत धरले आहे की 55% PSTs सक्रिय आहेत, जे इलेक्ट्रोड्समधील भागाशी संबंधित आहे (पूरक टीप 1). सक्रिय इलेक्ट्रोड क्षेत्रफळ 48.7 mm2 होते (पूरक सारणी 5). MLC PST सॉलिड फेज रिॲक्शन आणि कास्टिंग पद्धतीने तयार केले गेले. तयारी प्रक्रियेचा तपशील मागील लेखात वर्णन केला आहे¹⁴. PST MLC आणि मागील लेखातील एक फरक म्हणजे B-साइट्सचा क्रम, जो PST मधील EC च्या कार्यक्षमतेवर मोठ्या प्रमाणात परिणाम करतो. PST MLC च्या B-साइट्सचा क्रम 0.75 आहे (पूरक टीप 2), ​​जो 1400°C वर सिंटरिंग करून आणि त्यानंतर 1000°C वर शेकडो तास ॲनीलिंग करून मिळवला जातो. PST MLC बद्दल अधिक माहितीसाठी, पूरक टीपा 1-3 आणि पूरक सारणी 5 पहा.
या अभ्यासाची मुख्य संकल्पना ओल्सन चक्रावर (आकृती १) आधारित आहे. अशा चक्रासाठी, आपल्याला एक उष्ण आणि एक शीत जलाशय आणि विविध एमएलसी मॉड्यूल्समधील व्होल्टेज आणि करंटचे निरीक्षण व नियंत्रण करण्यास सक्षम असलेल्या वीज पुरवठ्याची आवश्यकता असते. या थेट चक्रांमध्ये दोन वेगवेगळ्या रचना वापरल्या गेल्या, त्या म्हणजे (१) कीथली २४१० वीज स्रोताशी जोडलेल्या एका एमएलसीला गरम आणि थंड करणारे लिंकम मॉड्यूल्स, आणि (२) एकाच ऊर्जा स्रोतासह समांतर जोडलेले तीन प्रोटोटाइप (HARV1, HARV2 आणि HARV3). दुसऱ्या प्रकरणात, दोन जलाशयांमध्ये (उष्ण आणि शीत) आणि एमएलसीमध्ये उष्णता विनिमयासाठी एक डायलेक्ट्रिक द्रव (सिग्मा एल्ड्रिचकडून खरेदी केलेले, २५°C तापमानावर ५ cP स्निग्धता असलेले सिलिकॉन तेल) वापरण्यात आले. औष्णिक जलाशयात डायलेक्ट्रिक द्रवाने भरलेले एक काचेचे भांडे असते, जे औष्णिक प्लेटवर ठेवलेले असते. शीत साठवणुकीमध्ये पाणी आणि बर्फाने भरलेल्या एका मोठ्या प्लास्टिकच्या भांड्यात डायलेक्ट्रिक द्रव असलेल्या द्रव नळ्यांसह एक वॉटर बाथ असतो. एका जलाशयातून दुसऱ्या जलाशयात द्रव योग्यरित्या हस्तांतरित करण्यासाठी, कंबाईनच्या प्रत्येक टोकाला दोन थ्री-वे पिंच व्हॉल्व्ह (बायो-केम फ्लुइडिक्सकडून खरेदी केलेले) बसवण्यात आले (आकृती २अ). PST-MLC पॅकेज आणि कूलंट यांच्यात औष्णिक समतोल सुनिश्चित करण्यासाठी, इनलेट आणि आउटलेट थर्मोकपल्स (PST-MLC पॅकेजच्या शक्य तितके जवळ) समान तापमान दाखवेपर्यंत सायकलचा कालावधी वाढवण्यात आला. पायथॉन स्क्रिप्ट सर्व उपकरणांचे (सोर्स मीटर्स, पंप, व्हॉल्व्ह आणि थर्मोकपल्स) व्यवस्थापन आणि सिंक्रोनाइझेशन करते, जेणेकरून योग्य ओल्सन सायकल चालेल. म्हणजेच, सोर्स मीटर चार्ज झाल्यानंतर कूलंट लूप PST स्टॅकमधून सायकलिंग सुरू करतो, जेणेकरून दिलेल्या ओल्सन सायकलसाठी आवश्यक असलेल्या व्होल्टेजवर ते गरम होतील.
पर्यायाने, आम्ही गोळा केलेल्या ऊर्जेच्या या प्रत्यक्ष मोजमापांची अप्रत्यक्ष पद्धतींनी पुष्टी केली आहे. या अप्रत्यक्ष पद्धती वेगवेगळ्या तापमानांवर गोळा केलेल्या विद्युत विस्थापन (D) – विद्युत क्षेत्र (E) फील्ड लूपवर आधारित आहेत, आणि दोन DE लूपमधील क्षेत्रफळाची गणना करून, किती ऊर्जा गोळा केली जाऊ शकते याचा अचूक अंदाज लावता येतो, जसे की आकृती २.१ब मध्ये दाखवले आहे. हे DE लूप कीथली सोर्स मीटर वापरून देखील गोळा केले जातात.
संदर्भ १४ मध्ये वर्णन केलेल्या डिझाइननुसार, अठ्ठावीस १ मिमी जाडीचे PST MLCs चार रांगा आणि सात स्तंभांच्या समांतर प्लेट संरचनेत बसवण्यात आले. PST-MLC रांगांमधील द्रवाचे अंतर ०.७५ मिमी आहे. हे PST MLC च्या कडांभोवती द्रव स्पेसर म्हणून दुहेरी-बाजूच्या टेपच्या पट्ट्या लावून साध्य केले जाते. इलेक्ट्रोड लीड्सच्या संपर्कात असलेल्या सिल्व्हर इपॉक्सी ब्रिजद्वारे PST MLC ला समांतर विद्युत जोडणी दिली जाते. त्यानंतर, वीज पुरवठ्याशी जोडणी करण्यासाठी इलेक्ट्रोड टर्मिनल्सच्या प्रत्येक बाजूला सिल्व्हर इपॉक्सी रेझिनने तारा चिकटवण्यात आल्या. शेवटी, संपूर्ण रचना पॉलीओलेफिन होजमध्ये घाला. योग्य सीलिंग सुनिश्चित करण्यासाठी होज द्रवाच्या नळीला चिकटवला जातो. शेवटी, आत येणाऱ्या आणि बाहेर जाणाऱ्या द्रवाच्या तापमानावर लक्ष ठेवण्यासाठी PST-MLC रचनेच्या प्रत्येक टोकाला ०.२५ मिमी जाडीचे K-प्रकारचे थर्मोकपल्स बसवण्यात आले. हे करण्यासाठी, प्रथम होजला छिद्र पाडणे आवश्यक आहे. थर्मोकपल बसवल्यानंतर, सील पुन्हा व्यवस्थित करण्यासाठी थर्मोकपल होज आणि वायर यांच्यामध्ये पूर्वीप्रमाणेच चिकट पदार्थ लावा.
आठ स्वतंत्र प्रोटोटाइप तयार करण्यात आले, त्यापैकी चारमध्ये ५ कॉलम आणि ८ पंक्तींच्या समांतर प्लेट्सच्या स्वरूपात वितरित केलेले ४०, ०.५ मिमी जाडीचे MLC PST होते, आणि उर्वरित चारमध्ये ३-कॉलम × ५-पंक्तींच्या समांतर प्लेट संरचनेत प्रत्येकी १५, १ मिमी जाडीचे MLC PST होते. वापरलेल्या PST MLC ची एकूण संख्या २२० होती (१६०, ०.५ मिमी जाडीचे आणि ६०, १ मिमी जाडीचे PST MLC). आम्ही या दोन उप-युनिट्सना HARV2_160 आणि HARV2_60 म्हणतो. HARV2_160 प्रोटोटाइपमधील लिक्विड गॅपमध्ये ०.२५ मिमी जाडीच्या दोन दुहेरी-बाजूच्या टेप्स असून त्यांच्यामध्ये ०.२५ मिमी जाडीची तार असते. HARV2_60 प्रोटोटाइपसाठी, आम्ही तीच प्रक्रिया पुन्हा केली, परंतु ०.३८ मिमी जाडीची तार वापरली. समरूपतेसाठी, HARV2_160 आणि HARV2_60 मध्ये त्यांचे स्वतःचे फ्लुइड सर्किट्स, पंप, व्हॉल्व्ह आणि कोल्ड साइड आहेत (पूरक टीप ८). दोन HARV2 युनिट्स एक उष्णता जलाशय सामायिक करतात, जो फिरत्या चुंबकांसह दोन हॉट प्लेट्सवर ठेवलेला ३ लिटरचा कंटेनर (३० सेमी x २० सेमी x ५ सेमी) आहे. सर्व आठ स्वतंत्र प्रोटोटाइप विद्युतदृष्ट्या समांतर जोडलेले आहेत. HARV2_160 आणि HARV2_60 उपयुनिट्स ओल्सन चक्रात एकाच वेळी काम करतात, ज्यामुळे ११.२ जूल ऊर्जेचे संकलन होते.
द्रव वाहण्यासाठी जागा तयार करण्याकरिता, ०.५ मिमी जाडीचा पीएसटी एमएलसी (PST MLC) पॉलीओलेफिन होजमध्ये दोन्ही बाजूंनी डबल-साइडेड टेप आणि वायर लावून ठेवा. त्याच्या लहान आकारामुळे, प्रोटोटाइप गरम किंवा थंड पाण्याच्या टाकीच्या व्हॉल्व्हजवळ ठेवण्यात आला, ज्यामुळे सायकलची वेळ कमी झाली.
PST MLC मध्ये, हीटिंग ब्रांचला स्थिर व्होल्टेज लावून एक स्थिर विद्युत क्षेत्र लागू केले जाते. परिणामी, एक नकारात्मक औष्णिक प्रवाह निर्माण होतो आणि ऊर्जा साठवली जाते. PST MLC गरम झाल्यावर, क्षेत्र काढून टाकले जाते (V = 0), आणि त्यात साठवलेली ऊर्जा सोर्स काउंटरमध्ये परत केली जाते, जे गोळा केलेल्या ऊर्जेचे आणखी एक योगदान असते. शेवटी, V = 0 व्होल्टेज लावून, MLC PSTs त्यांच्या सुरुवातीच्या तापमानापर्यंत थंड केले जातात जेणेकरून चक्र पुन्हा सुरू होऊ शकेल. या टप्प्यावर, ऊर्जा गोळा केली जात नाही. आम्ही कीथली 2410 सोर्समीटर वापरून ओल्सेन चक्र चालवले, ज्यामध्ये PST MLC ला व्होल्टेज सोर्समधून चार्ज केले आणि करंट मॅच योग्य मूल्यावर सेट केले, जेणेकरून विश्वसनीय ऊर्जा गणनेसाठी चार्जिंग टप्प्यादरम्यान पुरेसे पॉइंट्स गोळा केले जातील.
स्टर्लिंग चक्रांमध्ये, PST MLCs ना व्होल्टेज सोर्स मोडमध्ये एका प्रारंभिक विद्युत क्षेत्र मूल्यावर (प्रारंभिक व्होल्टेज Vi > 0), एका इच्छित कंप्लायन्स करंटवर चार्ज केले गेले जेणेकरून चार्जिंग स्टेपला सुमारे 1 सेकंद लागेल (आणि ऊर्जेच्या विश्वसनीय गणनेसाठी पुरेसे पॉइंट्स गोळा केले जातील) आणि थंड तापमानात. स्टर्लिंग चक्रांमध्ये, PST MLCs ना व्होल्टेज सोर्स मोडमध्ये एका प्रारंभिक विद्युत क्षेत्र मूल्यावर (प्रारंभिक व्होल्टेज Vi > 0), एका इच्छित कंप्लायन्स करंटवर चार्ज केले गेले जेणेकरून चार्जिंग स्टेपला सुमारे 1 सेकंद लागेल (आणि ऊर्जेच्या विश्वसनीय गणनेसाठी पुरेसे पॉइंट्स गोळा केले जातील) आणि थंड तापमानात. В циклах Стирлинга PST MLC заряжались в режиме источника напряжения при начальном значении электрического поля (начальное начальное), желаемом податливом токе, так что этап зарядки занимает около 1 с энергия) आणि холодная температура. स्टर्लिंग PST MLC सायकलमध्ये, त्यांना व्होल्टेज सोर्स मोडमध्ये इलेक्ट्रिक फील्डच्या सुरुवातीच्या मूल्यावर (सुरुवातीचा व्होल्टेज Vi > 0), इच्छित उत्पन्न प्रवाहावर चार्ज केले गेले, जेणेकरून चार्जिंग टप्प्यास सुमारे 1 सेकंद लागतो (आणि विश्वसनीय ऊर्जा गणनेसाठी पुरेशा संख्येने पॉइंट्स गोळा केले जातात) आणि थंड तापमानात.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. मास्टर सायकलमध्ये, PST MLC ला व्होल्टेज सोर्स मोडमध्ये सुरुवातीच्या इलेक्ट्रिक फील्ड मूल्यावर (सुरुवातीचा व्होल्टेज Vi > 0) चार्ज केले जाते, जेणेकरून आवश्यक कंप्लायन्स करंटला चार्जिंग स्टेपसाठी सुमारे 1 सेकंद लागतो (आणि आम्ही (ऊर्जा) आणि कमी तापमानाची विश्वसनीयपणे गणना करण्यासाठी पुरेसे पॉइंट्स गोळा केले आहेत). В цикле Стирлинга PST MLC заряжается в режиме источника напряжения с начальным значением электрического поля (начальяноем), требуемый ток податливости таков, что этап зарядки занимает около 1 с рассчитать энергию) आणि низкие температуры. स्टर्लिंग चक्रात, PST MLC ला व्होल्टेज सोर्स मोडमध्ये इलेक्ट्रिक फील्डच्या प्रारंभिक मूल्याने (प्रारंभिक व्होल्टेज Vi > 0) चार्ज केले जाते, आवश्यक कंप्लायन्स करंट असा असतो की चार्जिंग स्टेजला सुमारे 1 सेकंद लागतो (आणि ऊर्जेची विश्वसनीयपणे गणना करण्यासाठी पुरेशा संख्येने पॉइंट्स गोळा केले जातात) आणि कमी तापमानात.PST MLC गरम होण्यापूर्वी, I = 0 mA चा मॅचिंग करंट लावून सर्किट उघडा (आमचा मापन स्रोत हाताळू शकणारा किमान मॅचिंग करंट 10 nA आहे). परिणामी, MJK च्या PST मध्ये चार्ज शिल्लक राहतो आणि नमुना गरम झाल्यावर व्होल्टेज वाढतो. I = 0 mA असल्यामुळे BC आर्ममध्ये कोणतीही ऊर्जा गोळा केली जात नाही. उच्च तापमान गाठल्यानंतर, MLT FT मधील व्होल्टेज वाढतो (काही प्रकरणांमध्ये 30 पटींपेक्षा जास्त, अतिरिक्त आकृती 7.2 पहा), MLK FT डिस्चार्ज होतो (V = 0), आणि त्यांच्यामध्ये सुरुवातीच्या चार्जइतकीच विद्युत ऊर्जा साठवली जाते. तितकाच करंट मीटर-सोर्सला परत पाठवला जातो. व्होल्टेज गेनमुळे, उच्च तापमानावर साठवलेली ऊर्जा सायकलच्या सुरुवातीला पुरवलेल्या ऊर्जेपेक्षा जास्त असते. परिणामी, उष्णतेचे विजेमध्ये रूपांतर करून ऊर्जा मिळवली जाते.
PST MLC ला लागू केलेल्या व्होल्टेज आणि करंटचे निरीक्षण करण्यासाठी आम्ही कीथली 2410 सोर्समीटर वापरला. कीथलीच्या सोर्समीटरने वाचलेल्या व्होल्टेज आणि करंटच्या गुणाकाराचे इंटिग्रेशन करून संबंधित ऊर्जेची गणना केली जाते, \ (E = {\int }_{0}^{\tau }{I}_({\rm {meas))}\left(t\ right){V}_{{\rm{meas}}}(t)\), जिथे τ हा आवर्तकाल आहे. आमच्या ऊर्जा वक्रावर, धन ऊर्जा मूल्यांचा अर्थ ती ऊर्जा आहे जी आम्हाला MLC PST ला द्यावी लागते, आणि ऋण मूल्यांचा अर्थ ती ऊर्जा आहे जी आम्ही त्यांच्याकडून मिळवतो आणि म्हणूनच मिळालेली ऊर्जा. दिलेल्या संकलन चक्रासाठी सापेक्ष शक्ती ही संकलित ऊर्जेला संपूर्ण चक्राच्या आवर्तकाल τ ने भागून निश्चित केली जाते.
सर्व डेटा मुख्य मजकुरात किंवा अतिरिक्त माहितीमध्ये सादर केला आहे. पत्रे आणि साहित्यासाठीच्या विनंत्या या लेखासोबत दिलेल्या एटी (AT) किंवा ईडी (ED) डेटाच्या स्रोताकडे पाठवाव्यात.
अँडो ज्युनियर, ओएच, मारन, एएलओ आणि हेनाओ, एनसी ऊर्जा संकलनासाठी थर्मोइलेक्ट्रिक मायक्रोजेनरेटरच्या विकासाचा आणि अनुप्रयोगांचा आढावा. अँडो ज्युनियर, ओएच, मारन, एएलओ आणि हेनाओ, एनसी ऊर्जा संकलनासाठी थर्मोइलेक्ट्रिक मायक्रोजेनरेटरच्या विकासाचा आणि अनुप्रयोगांचा आढावा.अँडो ज्युनियर, ओहायो, मारान, अलाबामा आणि हेनाओ, नॉर्थ कॅरोलिना: ऊर्जा संकलनासाठी थर्मोइलेक्ट्रिक मायक्रोजेनरेटरच्या विकासाचा आणि उपयोजनाचा आढावा. Ando Junior, OH, Maran, ALO & Henao, NC 回顾用于能量收集的热电微型发电机的开发和应用. अँडो ज्युनियर, ओएच, मारन, एएलओ आणि हेनाओ, एनसीअँडो ज्युनियर, ओहायो, मारान, अलाबामा, आणि हेनाओ, नॉर्थ कॅरोलिना हे ऊर्जा संकलनासाठी थर्मोइलेक्ट्रिक मायक्रोजेनरेटरच्या विकासाचा आणि उपयोजनाचा विचार करत आहेत.resume. support. Energy Rev. 91, 376–393 (2018).
पोलमन, ए., नाइट, एम., गार्नेट, ईसी, एहरलर, बी. आणि सिंके, डब्ल्यूसी फोटोव्होल्टेइक साहित्य: सध्याची कार्यक्षमता आणि भविष्यातील आव्हाने. पोलमन, ए., नाइट, एम., गार्नेट, ईसी, एहरलर, बी. आणि सिंके, डब्ल्यूसी फोटोव्होल्टेइक साहित्य: सध्याची कार्यक्षमता आणि भविष्यातील आव्हाने.पोलमन, ए., नाइट, एम., गार्नेट, ईके, एहरलर, बी. आणि सिंके, व्हीके फोटोव्होल्टेइक साहित्य: सध्याची कामगिरी आणि भविष्यातील आव्हाने. पोलमन, ए., नाइट, एम., गार्नेट, ईसी, एहरलर, बी. आणि सिंक, डब्ल्यूसी 光伏材料：目前的效率和未来的挑战. पोलमन, ए., नाइट, एम., गार्नेट, ईसी, एहरलर, बी. आणि सिंके, डब्ल्यूसी सौर सामग्री: सध्याची कार्यक्षमता आणि भविष्यातील आव्हाने.पोलमन, ए., नाइट, एम., गार्नेट, ईके, एहरलर, बी. आणि सिंके, व्हीके फोटोव्होल्टेइक साहित्य: सध्याची कामगिरी आणि भविष्यातील आव्हाने.सायन्स 352, aad4424 (2016).
साँग, के., झाओ, आर., वांग, झेडएल आणि यांग, वाय. स्व-शक्तीवर चालणाऱ्या एकाच वेळी तापमान आणि दाब संवेदनेसाठी संयुक्त पायरो-पायझोइलेक्ट्रिक प्रभाव. साँग, के., झाओ, आर., वांग, झेडएल आणि यांग, वाय. स्व-शक्तीवर चालणाऱ्या एकाच वेळी तापमान आणि दाब संवेदनेसाठी संयुक्त पायरो-पायझोइलेक्ट्रिक प्रभाव.साँग के., झाओ आर., वांग झेडएल आणि यान यू. तापमान आणि दाबाच्या स्वायत्त एकाच वेळी मोजमापासाठी संयुक्त पायरोपिझोइलेक्ट्रिक प्रभाव. गाणे, के., झाओ, आर., वांग, झेडएल आणि यांग, वाई. 用于自供电同时温度和压力传感的联合热压电效应. साँग, के., झाओ, आर., वांग, झेडएल आणि यांग, वाय. तापमान आणि दाबासोबतच स्व-ऊर्जेसाठी.साँग के., झाओ आर., वांग झेडएल आणि यान यू. तापमान आणि दाबाच्या स्वायत्त एकाच वेळी मोजमापासाठी संयुक्त थर्मोपायझोइलेक्ट्रिक परिणाम.फॉरवर्ड. अल्मा मेटर 31, 1902831 (2019).
सेबाल्ड, जी., प्रुवोस्ट, एस. आणि गुयोमार, डी. रिलॅक्सर फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिकमध्ये एरिक्सन पायरोइलेक्ट्रिक चक्रांवर आधारित ऊर्जा संचयन. सेबाल्ड, जी., प्रुवोस्ट, एस. आणि गुयोमार, डी. रिलॅक्सर फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिकमध्ये एरिक्सन पायरोइलेक्ट्रिक चक्रांवर आधारित ऊर्जा संचयन.सेबाल्ड जी., प्रोव्होस्ट एस. आणि गायोमार डी. रिलॅक्सर फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिक्समध्ये पायरोइलेक्ट्रिक एरिक्सन चक्रांवर आधारित ऊर्जा संचयन.सेबाल्ड जी., प्रोव्होस्ट एस. आणि गयोमार डी. एरिक्सन पायरोइलेक्ट्रिक सायकलिंगवर आधारित रिलॅक्सर फेरोइलेक्ट्रिक सिरेमिक्समध्ये ऊर्जा संचयन. स्मार्ट अल्मा मेटर. स्ट्रक्चर. 17, 15012 (2007).
अल्पे, एस.पी., मँटेस, जे., ट्रोलियर-मॅककिन्स्ट्री, एस., झांग, क्यू. आणि व्हॉटमोर, आर.डब्ल्यू. घन-स्थितीतील इलेक्ट्रोथर्मल ऊर्जा आंतररूपांतरणासाठी पुढील पिढीतील इलेक्ट्रोकॅलॉरिक आणि पायरोइलेक्ट्रिक सामग्री. अल्पे, एस.पी., मँटेस, जे., ट्रोलियर-मॅककिन्स्ट्री, एस., झांग, क्यू. आणि व्हॉटमोर, आर.डब्ल्यू. घन-स्थितीतील इलेक्ट्रोथर्मल ऊर्जा आंतररूपांतरणासाठी पुढील पिढीतील इलेक्ट्रोकॅलॉरिक आणि पायरोइलेक्ट्रिक सामग्री. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Электрокалорические и пироэлектрические материалы следующего поколения да дующего преобразования твердотельной электротермической энергии. अल्पे, एस. पी., मँटेस, जे., ट्रोलियर-मॅककिन्स्ट्री, एस., झांग, क्यू. आणि व्हॉटमोर, आर. डब्ल्यू. घन अवस्थेतील इलेक्ट्रोथर्मल ऊर्जा आंतररूपांतरणासाठी पुढील पिढीतील इलेक्ट्रोकॅलॉरिक आणि पायरोइलेक्ट्रिक सामग्री. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW 用于固态电热能相互转换的下一代电热和热金。 अल्पे, एस.पी., मँटेस, जे., ट्रोलियर-मॅककिन्स्ट्री, एस., झांग, क्यू. आणि व्हॉटमोर, आर.डब्ल्यू. Alpay, SP, Mantese, J., Trolier-Mckinstry, S., Zhang, Q. & Whatmore, RW Электрокалорические и пироэлектрические материалы следующего поколения да дующего преобразования твердотельной электротермической энергии. अल्पे, एस. पी., मँटेस, जे., ट्रोलियर-मॅककिन्स्ट्री, एस., झांग, क्यू. आणि व्हॉटमोर, आर. डब्ल्यू. घन अवस्थेतील इलेक्ट्रोथर्मल ऊर्जा आंतररूपांतरणासाठी पुढील पिढीतील इलेक्ट्रोकॅलॉरिक आणि पायरोइलेक्ट्रिक सामग्री.लेडी बुल. 39, 1099–1109 (2014).
झांग, के., वांग, वाय., वांग, झेडएल आणि यांग, वाय. पायरोइलेक्ट्रिक नॅनोजेनरेटरच्या कार्यक्षमतेचे परिमाणीकरण करण्यासाठी मानक आणि गुणवत्ता मापदंड. झांग, के., वांग, वाय., वांग, झेडएल आणि यांग, वाय. पायरोइलेक्ट्रिक नॅनोजेनरेटरच्या कार्यक्षमतेचे परिमाणीकरण करण्यासाठी मानक आणि गुणवत्ता मापदंड.झांग, के., वांग, वाय., वांग, झेडएल आणि यांग, यू. पायरोइलेक्ट्रिक नॅनोजेनरेटरच्या कार्यक्षमतेचे परिमाणीकरण करण्यासाठी एक मानक आणि गुणवत्ता स्कोअर. झांग, के., वांग, वाई., वांग, झेडएल आणि यांग, वाई. 用于量化热释电纳米发电机性能的标准和品质因数. झांग, के., वांग, वाई., वांग, झेडएल आणि यांग, वाई.झांग, के., वांग, वाय., वांग, झेडएल आणि यांग, यू. पायरोइलेक्ट्रिक नॅनोजेनरेटरच्या कार्यक्षमतेचे परिमाणीकरण करण्यासाठी निकष आणि कार्यप्रदर्शन मापे.नॅनो एनर्जी 55, 534–540 (2019).
क्रॉसले, एस., नायर, बी., व्हॉटमोर, आर. डब्ल्यू., मोया, एक्स. आणि माथूर, एन. डी. क्षेत्र भिन्नतेद्वारे खऱ्या पुनर्जननासह लेड स्कँडियम टँटलेटमधील इलेक्ट्रोकॅलॉरिक शीतकरण चक्र. क्रॉसले, एस., नायर, बी., व्हॉटमोर, आर. डब्ल्यू., मोया, एक्स. आणि माथूर, एन. डी. क्षेत्र भिन्नतेद्वारे खऱ्या पुनर्जननासह लेड स्कँडियम टँटलेटमधील इलेक्ट्रोकॅलॉरिक शीतकरण चक्र.क्रॉसले, एस., नायर, बी., वॉटमोर, आरडब्ल्यू, मोया, एक्स. आणि माथूर, एनडी यांनी फील्ड मॉडिफिकेशनद्वारे खऱ्या पुनर्जननासह लेड-स्कँडियम टँटलेटमध्ये इलेक्ट्रोकॅलॉरिक कूलिंग सायकलचा अभ्यास केला. क्रॉसले, एस., नायर, बी., व्हॉटमोर, आरडब्ल्यू, मोया, एक्स. आणि माथूर, एनडी 钽酸钪铅的电热冷却循环，通过场变化实现真正的再生。 क्रॉसले, एस., नायर, बी., व्हॉटमोर, आरडब्ल्यू, मोया, एक्स. आणि माथूर, एनडी. टँटलम 酸钪钪钪钪钪钪钪电求的电池水水水水水在电影在线电影.क्रॉसले, एस., नायर, बी., वॉटमोर, आरडब्ल्यू, मोया, एक्स. आणि माथूर, एनडी. क्षेत्र उलट करून खऱ्या पुनर्जननासाठी स्कँडियम-लेड टँटलेटचे एक इलेक्ट्रोथर्मल कूलिंग सायकल.भौतिकशास्त्र रेव्ह. X 9, 41002 (2019).
मोया, एक्स., कर-नारायण, एस. आणि माथूर, एनडी. फेरोइक फेज ट्रान्झिशनजवळील कॅलरीक मटेरियल. मोया, एक्स., कर-नारायण, एस. आणि माथूर, एनडी. फेरोइक फेज ट्रान्झिशनजवळील कॅलरीक मटेरियल.मोया, एक्स., कर-नारायण, एस. आणि माथूर, एनडी. फेरॉइड फेज ट्रान्झिशनजवळील कॅलरीक मटेरियल. मोया, एक्स., कर-नारायण, एस. आणि माथूर, एनडी 铁质相变附近的热量材料. मोया, एक्स., कर-नारायण, एस. आणि माथूर, एनडी लोह धातूशास्त्राजवळील औष्णिक पदार्थ.मोया, एक्स., कर-नारायण, एस. आणि माथूर, एनडी. लोहाच्या प्रावस्था संक्रमणाजवळील औष्णिक पदार्थ.नॅट. alma mater 13, 439–450 (2014).
मोया, एक्स. आणि माथूर, एन.डी. थंड आणि गरम करण्यासाठी उष्णता देणारे पदार्थ. मोया, एक्स. आणि माथूर, एन.डी. थंड आणि गरम करण्यासाठी उष्णता देणारे पदार्थ.मोया, एक्स. आणि माथूर, एन.डी. थंड आणि गरम करण्यासाठी औष्णिक सामग्री. मोया, एक्स आणि माथूर, एनडी 用于冷却和加热的热量材料. मोया, एक्स. आणि माथूर, एन.डी. थंड आणि गरम करण्यासाठी औष्णिक सामग्री.मोया एक्स. आणि माथूर एनडी. थंड आणि गरम करण्यासाठी औष्णिक सामग्री.सायन्स 370, 797–803 (2020).
टोरेलो, ए. आणि डेफे, ई. इलेक्ट्रोकॅलोरिक कूलर: एक पुनरावलोकन. टोरेलो, ए. आणि डेफे, ई. इलेक्ट्रोकॅलोरिक कूलर: एक पुनरावलोकन.टोरेलो, ए. आणि डेफे, ई. इलेक्ट्रोकॅलॉरिक चिलर्स: एक आढावा. टोरेलो, ए. आणि डिफे, ई. 电热冷却器：评论. टोरेलो, ए. आणि डिफे, ई. 电热冷却器：评论.टोरेलो, ए. आणि डेफे, ई. इलेक्ट्रोथर्मल कुलर्स: एक आढावा.Advanced. electronic. alma mater. 8. 2101031 (2022).
नुचोक्ग्वे, वाय. व इतर. अत्यंत सुव्यवस्थित स्कँडियम-स्कँडियम-लेड मध्ये इलेक्ट्रोकॅलॉरिक सामग्रीची प्रचंड ऊर्जा कार्यक्षमता. राष्ट्रीय संवाद. 12, 3298 (2021).
नायर, बी. व इतर. ऑक्साइड मल्टीलेयर कपॅसिटरचा इलेक्ट्रोथर्मल प्रभाव विस्तृत तापमान श्रेणीमध्ये मोठा असतो. नेचर 575, 468–472 (2019).
टोरेलो, ए. व इतर. इलेक्ट्रोथर्मल रीजनरेटर्समध्ये प्रचंड तापमान श्रेणी. सायन्स 370, 125–129 (2020).
वांग, वाय. व इतर. उच्च कार्यक्षमता घन स्थिती इलेक्ट्रोथर्मल कूलिंग सिस्टम. सायन्स 370, 129–133 (2020).
मेंग, वाय. व इतर. मोठ्या तापमान वाढीसाठी कॅस्केड इलेक्ट्रोथर्मल कूलिंग उपकरण. राष्ट्रीय ऊर्जा 5, 996–1002 (2020).
ओल्सेन, आरबी आणि ब्राउन, डीडी उष्णतेचे विद्युत ऊर्जेमध्ये उच्च कार्यक्षमतेने थेट रूपांतरण-संबंधित पायरोइलेक्ट्रिक मोजमाप. ओल्सेन, आरबी आणि ब्राउन, डीडी उष्णतेचे विद्युत ऊर्जेमध्ये उच्च कार्यक्षमतेने थेट रूपांतरण-संबंधित पायरोइलेक्ट्रिक मोजमाप.ओल्सेन, आरबी आणि ब्राउन, डीडी पायरोइलेक्ट्रिक मापनांशी संबंधित उष्णतेचे विद्युत ऊर्जेमध्ये अत्यंत कार्यक्षम थेट रूपांतरण. ओल्सेन, आरबी आणि ब्राउन, डीडी 高效直接将热量转换为电能相关的热释电测量. ओल्सेन, आरबी आणि ब्राउन, डीडीओल्सेन, आरबी आणि ब्राउन, डीडी पायरोइलेक्ट्रिक मापनांशी संबंधित उष्णतेचे विजेमध्ये कार्यक्षम थेट रूपांतरण.फेरोइलेक्ट्रिक्स 40, 17–27 (1982).
पांड्या, एस. व इतर. पातळ रिलॅक्सर फेरोइलेक्ट्रिक फिल्म्समधील ऊर्जा आणि शक्ती घनता. नॅशनल अल्मा मेटर. https://doi.org/10.1038/s41563-018-0059-8 (2018).
स्मिथ, ए.एन. आणि हॅनराहन, बी.एम. कॅस्केडेड पायरोइलेक्ट्रिक रूपांतरण: फेरोइलेक्ट्रिक फेज ट्रान्झिशन आणि इलेक्ट्रिकल लॉसेसचे ऑप्टिमायझेशन. स्मिथ, ए.एन. आणि हॅनराहन, बी.एम. कॅस्केडेड पायरोइलेक्ट्रिक रूपांतरण: फेरोइलेक्ट्रिक फेज ट्रान्झिशन आणि इलेक्ट्रिकल लॉसेसचे ऑप्टिमायझेशन.स्मिथ, ए.एन. आणि हनराहन, बी.एम. कॅस्केडेड पायरोइलेक्ट्रिक रूपांतरण: फेरोइलेक्ट्रिक फेज ट्रान्झिशन आणि इलेक्ट्रिकल लॉस ऑप्टिमायझेशन. स्मिथ, एएन आणि हनराहन, बीएम 级联热释电转换：优化铁电相变和电损耗. स्मिथ, ए.एन. आणि हॅनराहन, बी.एम.स्मिथ, ए.एन. आणि हनराहन, बी.एम. कॅस्केडेड पायरोइलेक्ट्रिक रूपांतरण: फेरोइलेक्ट्रिक फेज ट्रान्झिशन्स आणि इलेक्ट्रिकल लॉसेसचे ऑप्टिमायझेशन.जे. अॅप्लिकेशन. फिजिक्स. 128, 24103 (2020).
होच, एस. आर. औष्णिक ऊर्जेचे विजेमध्ये रूपांतर करण्यासाठी फेरोइलेक्ट्रिक पदार्थांचा वापर. प्रक्रिया. IEEE 51, 838–845 (1963).
ओल्सेन, आरबी, ब्रुनो, डीए, ब्रिस्को, जेएम आणि डुलिया, जे. कॅस्केडेड पायरोइलेक्ट्रिक ऊर्जा कन्व्हर्टर. ओल्सेन, आरबी, ब्रुनो, डीए, ब्रिस्को, जेएम आणि डुलिया, जे. कॅस्केडेड पायरोइलेक्ट्रिक ऊर्जा कन्व्हर्टर.ओल्सेन, आरबी, ब्रुनो, डीए, ब्रिस्को, जेएम आणि डुलिया, जे. कॅस्केड पायरोइलेक्ट्रिक पॉवर कन्व्हर्टर. ओल्सेन, आरबी, ब्रुनो, डीए, ब्रिस्को, जेएम आणि दुले, जे. 级联热释电能量转换器. ओल्सेन, आरबी, ब्रुनो, डीए, ब्रिस्को, जेएम आणि दुले, जे. 级联热释电能量转换器.ओल्सेन, आरबी, ब्रुनो, डीए, ब्रिस्को, जेएम आणि डुलिया, जे. कॅस्केडेड पायरोइलेक्ट्रिक पॉवर कन्व्हर्टर्स.फेरोइलेक्ट्रिक्स 59, 205–219 (1984).
शेबानोव्ह, एल. आणि बोरमन, के. उच्च इलेक्ट्रोकॅलॉरिक प्रभावासह लेड-स्कँडियम टँटलेट घन द्रावणांवर. शेबानोव्ह, एल. आणि बोरमन, के. उच्च इलेक्ट्रोकॅलॉरिक प्रभावासह लेड-स्कँडियम टँटलेट घन द्रावणांवर.शेबानोव्ह एल. आणि बोरमन के. उच्च इलेक्ट्रोकॅलॉरिक प्रभावासह लेड-स्कँडियम टँटलेटच्या घन द्रावणांवर. शेबानोव, एल. आणि बोरमन, के. 关于具有高电热效应的钪铅钪固溶体. शेबानोव्ह, एल. आणि बोरमन, के.शेबानोव्ह एल. आणि बोरमन के. उच्च इलेक्ट्रोकॅलॉरिक प्रभावासह स्कँडियम-लेड-स्कँडियम घन द्रावणांवर.फेरोइलेक्ट्रिक्स 127, 143–148 (1992).
एमएलसी तयार करण्यात मदत केल्याबद्दल आम्ही एन. फुरुसावा, वाय. इनोउ आणि के. होंडा यांचे आभार मानतो. पीएल, एटी, वायएन, एए, जेएल, यूपी, व्हीके, ओबी आणि ईडी. CAMELHEAT C17/MS/11703691/Defay, MASSENA PRIDE/15/10935404/Defay- Siebentritt, THERMODIMAT C20/MS/14718071/Defay आणि BRIDGES2021/MS/16282302/CECOHA/Defay च्या माध्यमातून या कार्याला पाठिंबा दिल्याबद्दल लक्झेंबर्ग राष्ट्रीय संशोधन प्रतिष्ठान (FNR) चे आभार.
पदार्थ संशोधन आणि तंत्रज्ञान विभाग, लक्झेंबर्ग इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी (LIST), बेलवॉयर, लक्झेंबर्ग