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铁电材料的热释电效应能够实现热能到电能的直接转换,材料受热形式不同,就表现出不同的热释电效应。根据热释电效应设计制作了非均匀受热条件下基于PZT陶瓷的热电换能装置,探究PZT陶瓷在非均匀受热时的热释电效应。 通过实验研究可知,当PZT陶瓷受热面积不同时,在陶瓷受热面积逐渐减小的过程中,即其受热的非均匀性增大的过程中,陶瓷的热电转换效果将先增强后减弱,其中有一个最优的受热面积,大约为陶瓷薄膜面积的20%左右。 当PZT陶瓷处于相同受热面积,不同的受热位置情况下时,受热位置越偏离陶瓷中心,即整个陶瓷片的受热非均匀性越高,陶瓷的热电转换特性就越好。陶瓷周期性受热时,在一定的调频频率基础上,频率的提高不利于PZT陶瓷的热电转换,陶瓷的受热位置越靠近边缘,受热非均匀程度越高,这种不利的影响越大。 PZT陶瓷在阵列式离散受热情况下的热电转换特性比较复杂,总体来说,在相同的受热面积下,恒流热光输入时,PZT陶瓷阵列受热情况下的输出电压值要大于单一面积受热的情况;而在调频光热输入情况下,PZT陶瓷单一面积受热比离散受热更加有利于热电转换。 最后文章通过实验研究了PZT陶瓷输出热释电电能的存储及热释电与动态磁场的相互作用。电能存储方面,将PZT陶瓷输出的电能经整流器整流为直流电,存储于储电电容内,当热源功率为1000W,调频频率为0.1Hz时,在近3分钟时间内,储电电容获得了160μJ的电能;热电磁相互作用方面,实验设计制作了一套混合充电系统,在利用该系统储存热释电能的时候加入动态磁场,将动态磁场感应出的电能加入热释电能,使输出大于输入。结果表明,在该系统中,储电速率加快,并且对输入的热释电能起到了一定的放大作用,系统性能系数达到了1.26;此外当利用PZT陶瓷片和电磁线圈组成串联谐振电路时,电路中高阻抗负载的电压和功率将表现出感应交流电与热释电的双重特性。