Uned oeri thermoelectrig, oerydd peltier (a elwir hefyd yn gydrannau oeri thermoelectrig) yw dyfeisiau oeri cyflwr solid sy'n seiliedig ar effaith Peltier. Mae ganddynt fanteision dim symudiad mecanyddol, dim oerydd, maint bach, ymateb cyflym, a rheolaeth tymheredd manwl gywir. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae eu cymwysiadau mewn electroneg defnyddwyr, gofal meddygol, automobiles a meysydd eraill wedi parhau i ehangu.
I. Egwyddorion Craidd system oeri thermoelectrig a chydrannau
Craidd oeri thermoelectrig yw effaith Peltier: pan fydd dau ddeunydd lled-ddargludyddion gwahanol (math-P a math-N) yn ffurfio pâr thermocwl a bod cerrynt uniongyrchol yn cael ei roi, bydd un pen y pâr thermocwl yn amsugno gwres (pen oeri), a bydd y pen arall yn rhyddhau gwres (pen afradu gwres). Trwy newid cyfeiriad y cerrynt, gellir cyfnewid y pen oeri a'r pen afradu gwres.
Mae ei berfformiad oeri yn dibynnu'n bennaf ar dri pharamedr craidd:
Cyfernod rhinwedd thermoelectrig (gwerth ZT): Mae'n ddangosydd allweddol ar gyfer gwerthuso perfformiad deunyddiau thermoelectrig. Po uchaf yw'r gwerth ZT, yr uchaf yw'r effeithlonrwydd oeri.
Y gwahaniaeth tymheredd rhwng y pennau poeth ac oer: Mae effaith gwasgaru gwres ar y pen gwasgaru gwres yn pennu'r capasiti oeri ar y pen oeri yn uniongyrchol. Os nad yw'r gwasgaru gwres yn llyfn, bydd y gwahaniaeth tymheredd rhwng y pennau poeth ac oer yn culhau, a bydd effeithlonrwydd yr oeri yn gostwng yn sydyn.
Cerrynt gweithio: O fewn yr ystod raddio, mae cynnydd yn y cerrynt yn gwella'r capasiti oeri. Fodd bynnag, unwaith y bydd y trothwy yn cael ei ragori, bydd yr effeithlonrwydd yn lleihau oherwydd cynnydd mewn gwres Joule.
II Hanes datblygu a datblygiadau technolegol unedau oeri thermoelectrig (system oeri peltier)
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae datblygiad cydrannau oeri thermoelectrig wedi canolbwyntio ar ddau brif gyfeiriad: arloesi deunyddiau ac optimeiddio strwythurol.
Ymchwil a datblygu deunyddiau thermoelectrig perfformiad uchel
Mae gwerth ZT deunyddiau traddodiadol sy'n seiliedig ar Bi₂Te₃ wedi cynyddu i 1.2-1.5 trwy ddopio (megis Sb, Se) a thriniaeth nanosgâl.
Mae deunyddiau newydd fel tellurid plwm (PbTe) ac aloi silicon-germaniwm (SiGe) yn perfformio'n eithriadol o dda mewn senarios tymheredd canolig ac uchel (200 i 500 ℃).
Disgwylir i ddeunyddiau newydd fel deunyddiau thermoelectrig cyfansawdd organig-anorganig ac inswleiddwyr topolegol leihau costau ymhellach a gwella effeithlonrwydd.
Optimeiddio strwythur cydrannau
Dylunio miniatureiddio: Paratowch thermopilau ar raddfa micron trwy dechnoleg MEMS (Systemau Micro-Electro-Fecanyddol) i fodloni gofynion miniatureiddio electroneg defnyddwyr.
Integreiddio modiwlaidd: Cysylltwch nifer o unedau thermoelectrig mewn cyfres neu gyfochrog i ffurfio modiwlau oeri thermoelectrig pŵer uchel, oeryddion peltier, dyfeisiau peltier, gan fodloni gofynion oeri thermoelectrig gradd ddiwydiannol.
Strwythur gwasgaru gwres integredig: Integreiddiwch yr esgyll oeri gyda'r esgyll gwasgaru gwres a'r pibellau gwres i wella effeithlonrwydd gwasgaru gwres a lleihau'r gyfaint cyffredinol.
III Senarios cymhwysiad nodweddiadol unedau oeri thermoelectrig, cydrannau oeri thermoelectrig
Y fantais fwyaf sydd gan unedau oeri thermoelectrig yw eu natur cyflwr solid, eu gweithrediad di-sŵn, a'u rheolaeth tymheredd manwl gywir. Felly, maent yn dal safle anhepgor mewn senarios lle nad yw cywasgwyr yn addas ar gyfer oeri.
Ym maes electroneg defnyddwyr
Gwasgaru gwres ffôn symudol: Mae ffonau gemau pen uchel wedi'u cyfarparu â modiwlau oeri micro thermoelectrig, modiwlau TEC, dyfeisiau peltier, modiwlau peltier, a all, ar y cyd â systemau oeri hylif, ostwng tymheredd y sglodion yn gyflym, gan atal gostyngiad amledd oherwydd gorboethi yn ystod gemau.
Oergelloedd ceir, Oergelloedd ceir: Mae oergelloedd ceir bach yn bennaf yn mabwysiadu technoleg oeri thermoelectrig, sy'n cyfuno swyddogaethau oeri a gwresogi (gellir cyflawni gwresogi trwy newid cyfeiriad y cerrynt). Maent yn fach o ran maint, yn isel o ran defnydd ynni, ac yn gydnaws â chyflenwad pŵer 12V car.
Cwpan oeri diodydd/cwpan wedi'i inswleiddio: Mae'r cwpan oeri cludadwy wedi'i gyfarparu â phlât oeri micro adeiledig, a all oeri diodydd yn gyflym i 5 i 15 gradd Celsius heb ddibynnu ar oergell.
2. Meysydd meddygol a biolegol
Offer rheoli tymheredd manwl gywir: fel offerynnau PCR (offerynnau adwaith cadwyn polymerase) ac oergelloedd gwaed, mae angen amgylchedd tymheredd isel sefydlog. Gall cydrannau oergell lled-ddargludyddion gyflawni rheolaeth tymheredd manwl gywir o fewn ±0.1℃, ac nid oes unrhyw risg o halogiad oergell.
Dyfeisiau meddygol cludadwy: fel blychau oergell inswlin, sy'n fach o ran maint ac sydd â bywyd batri hir, yn addas i gleifion diabetig eu cario wrth fynd allan, gan sicrhau tymheredd storio inswlin.
Rheoli tymheredd offer laser: Mae cydrannau craidd dyfeisiau triniaeth laser meddygol (megis laserau) yn sensitif i dymheredd, a gall y cydrannau oeri lled-ddargludyddion wasgaru gwres mewn amser real i sicrhau gweithrediad sefydlog yr offer.
3. Meysydd diwydiannol ac awyrofod
Offer oeri diwydiannol ar raddfa fach: megis siambrau profi heneiddio cydrannau electronig a baddonau tymheredd cyson offerynnau manwl gywir, sydd angen amgylchedd tymheredd isel lleol, unedau oeri thermoelectrig, gellir addasu cydrannau thermoelectrig gyda phŵer oeri yn ôl yr angen.
Offer awyrofod: Mae dyfeisiau electronig mewn llongau gofod yn cael anhawster gwasgaru gwres mewn amgylchedd gwactod. Mae systemau oeri thermoelectrig, unedau oeri thermoelectrig, cydrannau thermoelectrig, fel dyfeisiau cyflwr solid, yn ddibynadwy iawn ac yn rhydd o ddirgryniad, a gellir eu defnyddio i reoli tymheredd offer electronig mewn lloerennau a gorsafoedd gofod.
4. Senarios eraill sy'n dod i'r amlwg
Dyfeisiau gwisgadwy: Gall helmedau oeri clyfar a siwtiau oeri, gyda phlatiau oeri thermodrydan hyblyg adeiledig, ddarparu oeri lleol i'r corff dynol mewn amgylcheddau tymheredd uchel ac maent yn addas ar gyfer gweithwyr awyr agored.
Logisteg cadwyn oer: Gellir defnyddio blychau pecynnu cadwyn oer bach, wedi'u pweru gan oeri thermoelectrig, oeri peltier a batris, ar gyfer cludo brechlynnau a chynnyrch ffres dros bellteroedd byr heb ddibynnu ar lorïau oergell mawr.
IV. Cyfyngiadau a Thueddiadau Datblygu unedau oeri thermoelectrig, cydrannau oeri peltier
Cyfyngiadau presennol
Mae effeithlonrwydd oeri yn gymharol isel: Mae ei gymhareb effeithlonrwydd ynni (COP) fel arfer rhwng 0.3 a 0.8, sy'n llawer is na chymhareb oeri cywasgydd (gall COP gyrraedd 2 i 5), ac nid yw'n addas ar gyfer senarios oeri ar raddfa fawr a chapasiti uchel.
Gofynion afradu gwres uchel: Os na ellir rhyddhau'r gwres ar y pen afradu gwres mewn pryd, bydd yn effeithio'n ddifrifol ar yr effaith oeri. Felly, rhaid iddo fod â system afradu gwres effeithlon, sy'n cyfyngu ar y defnydd mewn rhai senarios cryno.
Cost uchel: Mae cost paratoi deunyddiau thermoelectrig perfformiad uchel (megis Bi₂Te₃ wedi'i nano-ddopio) yn uwch na chost paratoi deunyddiau oeri traddodiadol, gan arwain at bris cymharol uchel ar gydrannau pen uchel.
2. Tueddiadau datblygu yn y dyfodol
Datblygiad arloesol o ran deunyddiau: Datblygu deunyddiau thermoelectrig cost isel, gwerth ZT uchel, gyda'r nod o gynyddu'r gwerth ZT tymheredd ystafell i dros 2.0 a lleihau'r bwlch effeithlonrwydd gydag oeri cywasgydd.
Hyblygrwydd ac integreiddio: Datblygu modiwlau oeri thermoelectrig hyblyg, modiwlau TEC, modiwlau thermoelectrig, dyfeisiau peltier, modiwlau peltier, oeryddion peltier, i addasu i ddyfeisiau arwyneb crwm (megis ffonau symudol sgrin hyblyg a dyfeisiau gwisgadwy clyfar); Hyrwyddo integreiddio cydrannau oeri thermoelectrig â sglodion a synwyryddion i gyflawni “rheolaeth tymheredd ar lefel sglodion”.
Dyluniad arbed ynni: Drwy integreiddio technoleg Rhyngrwyd Pethau (iot), cyflawnir cychwyn-stop deallus a rheoleiddio pŵer y cydrannau oeri, gan leihau'r defnydd o ynni cyffredinol.
V. Crynodeb
Mae unedau oeri thermoelectrig, unedau oeri peltier, systemau oeri thermoelectrig, gyda'u manteision unigryw o fod yn gyflwr solid, yn dawel ac yn cael eu rheoli'n fanwl gywir o ran tymheredd, yn meddiannu safle pwysig mewn meysydd fel electroneg defnyddwyr, gofal meddygol ac awyrofod. Gyda'r uwchraddio parhaus o dechnoleg deunydd thermoelectrig a dyluniad strwythurol, bydd materion ei effeithlonrwydd oeri a'i gost yn gwella'n raddol, a disgwylir iddo ddisodli technoleg oeri draddodiadol mewn senarios mwy penodol yn y dyfodol.
Amser postio: 12 Rhagfyr 2025
