Herstellung und thermoelektrische Umwandlung von thermoelektrischen Betonsteinen mit vergrabenem Unileg N

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 916 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Um den Effekt der Reduzierung des Wärmeverlusts aufgrund des Wärmeisolators und des thermischen Grenzflächenwiderstands aufgrund der mehrschichtigen Struktur zu untersuchen und so die Effizienz eines thermoelektrischen Geräts zu verbessern, wurde ein thermoelektrischer Betonstein mit einem einbeinigen thermoelektrischen Modul vom n-Typ CaMnO3 im Inneren hergestellt. Thermoelektrische CaMnO3-Materialien wurden aus den Ausgangsmaterialien CaCO3 und MnO2 synthetisiert, um ein einteiliges CaMnO3-Modul vom n-Typ herzustellen. Thermoelektrische Betonziegel bestanden aus zwei Typen: I-Schicht-Ziegel (eine Schicht Beton-Wärmeisolator) und III-Schicht-Ziegel (drei Schichten verschiedener Betonisolatoren). Der auftretende Temperaturunterschied, der elektrische Strom und die Spannung am CaMnO3-Modul und am thermoelektrischen Betonstein wurden in geschlossenen und offenen Stromkreisen gemessen. Gemessen wurden der Temperaturunterschied, die Wärmeverteilung und die Ausgangsspannung bei konstanten Temperaturen von 100, 200 und 400 °C. Zum Vergleich mit den experimentellen Ergebnissen wurden Computersimulationen der Finite-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Die Trends der Temperaturdifferenz und der Ausgangsspannung aus den experimentellen und Computersimulationen stimmten gut überein. Die Ergebnisse des Temperaturunterschieds während der heißeren Seitentemperatur von 200 °C zeigten einen Temperaturunterschied entlang der vertikalen Richtung der thermoelektrischen Betonsteine für beide Typen des III-Schicht-Ziegelsteins von 172 °C und des I-Schicht-Ziegelsteins von 132 °C C sind größer als die des CaMnO3-TEG-Moduls ohne Verwendung eines thermischen Betonisolators von 108 °C. Die thermoelektrischen Betonsteine des III-Schicht-Steintyps zeigten mit 27,70 mV Ausgangsspannungsergebnisse, die höher waren als die des I-Schicht-Steins mit 26,57 mV und des CaMnO3-TEG-Moduls ohne Verwendung eines thermischen Betonisolators von 24,35 mV. Thermoelektrische Betonsteine des III-Schicht-Steintyps zeigten eine höhere Stromerzeugungsleistung als der I-Schicht-Stein und das CaMnO3-TEG-Modul. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse die Fähigkeit thermoelektrischer Betonsteine im III-Schicht-Steinmodell zur Stromerzeugung auf der Grundlage der Temperaturdifferenz. Der TEG-Betonstein aus I-Schichtbeton, der den Reihen-Parallel-Kombinationskreis aus 120 Modulen des Unileg-n-Typ-CaMnO3 abdeckt, wurde konstruiert und dann auf der Außenfläche des Ofens eingebettet. Während der maximalen Temperatur auf der heißeren Seite des Betonsteins von 580 °C betrug der Temperaturunterschied zwischen der heißeren Seite und der kühleren Seite des Betonsteins 365 °C und die maximale Ausgangsspannung wurde bei 581,7 mV erreicht.

Thermoelektrische Generatoren (TEGs) sind Geräte, die elektrische Energie direkt aus thermischer Energie erzeugen. TEGs können ohne mechanisch bewegte Teile und nichtchemische Reaktionen arbeiten, da der Vorteil von TEGs in der Vermeidung von Umweltverschmutzung und der Geräuschdämpfung liegt1. Zu den Anwendungen von TEG gehören die Stromerzeugung im Weltraum und in abgelegenen Gebieten, die Abwärmerückgewinnung in Automobilen und Industrien, Mikroelektronik und Sensoren2, Biomasseöfen3,4, solarthermische Generatoren (STEG)5, Textilien6, Farben7 und tragbare thermoelektrische Geräte8,9,10,11 .

Der thermoelektrische Umwandlungswirkungsgrad des TEG (η) ist definiert als das Verhältnis zwischen der an die Last gelieferten elektrischen Ausgangsleistung (P) und der an der heißen Verbindungsstelle des TEG absorbierten Wärmezufuhrrate (Q̇h) unter Verwendung der folgenden Gleichung \( \eta = \frac{P}{{\dot{Q}_{h} }}\)12: Die TEG-Effizienz wird auch in Form der Materialgütezahl berechnet durch13:

wobei ZT die dimensionslose Gütezahl ist; \(T_{H}\) und \(T_{C}\) sind die Temperatur der heißeren bzw. kühleren Seite. Wie in Gl. gezeigt. (1) Die Effizienz von TEG-Modulen hängt von ZT und der während des TEG-Betriebs aufrechterhaltenen Temperaturdifferenz ab. In den letzten zwei Jahrzehnten wurden erhebliche Fortschritte bei der Verbesserung der ZT-Leistung thermoelektrischer (TE) Materialien erzielt. Allerdings liegt die Leistung der TE-Module aufgrund der ineffektiven Optimierung der TEG-Modulstruktur, der Wärmeverluste und der elektrischen Verluste deutlich unter dem theoretischen Wirkungsgrad13.

Die Reduzierung des Wärmeverlusts durch das Füllen von Wärmeisolatoren verspricht einen Ansatz zur Aufrechterhaltung einer hohen Temperaturdifferenz des Moduls als zur Verbesserung der TEG-Effizienz des Moduls. Kürzlich berichteten Song et al.1 über mathematische und experimentelle Ergebnisse zur Reduzierung des Wärmeverlusts des TEG-Moduls unter Verwendung von Luft, Aerogel, Min-K und Glasfaser als Füllmaterial für den Wärmeisolator. Die Füllung mit Aerogel als Wärmeisolator bedeckt die Module, was zu einer Effizienzsteigerung von 8,225 % führt. Lee et al.14 installierten ein TEG-Modul auf der Oberfläche der Betonprobe und des Kühlbeckens, um den Temperaturunterschied aufrechtzuerhalten und aus simuliertem Sonnenlicht winzige Elektrizität zu erzeugen. Whalen et al.15 konstruieren Wismut-Tellurid-Thermopile und Aerogel-Isolierung, die aus dem täglichen Wärmefluss durch die Bodenschicht Mexikos durchschnittlich 1,1 MW Strom erzeugen. Dieser Leistungsbereich ist mit chemischen Batterien konkurrenzfähig. Wu et al.16 konstruieren ein Energiegewinnungssystem, das Strom aus dem Wärmegradienten über Straßenstrukturen erzeugt. Mehrschichtige Isolierung (MLI), mehrere Kaptonfolien, die mit hochreflektierendem Metall und schlecht wärmeleitenden Abstandshaltern beschichtet sind und Hunderte von Temperaturgradienten über eine Isolationsdicke von wenigen Millimetern aufrechterhalten können, wurde 1950 für Weltraummissionen eingeführt17. Gallegos et al.18 Report Computational Fluiddynamik (CFD)-Analyse der konjugierten Wärmeübertragung in mehrschichtigen Wänden, einschließlich einer Luftschicht für Keramiköfen. Das Ergebnis zeigt, dass eine Luftschicht mit einer Dicke von 10 cm mit vier Trennwänden etwa 44 % des Wärmestroms durch die Wand gegenüber einer einzelnen Luftschicht mit der gleichen Dicke reduziert. Mehrschichtige Stahlbetonplatten mit Wärmedämmstoffen sind praktisch und werden weltweit häufig eingesetzt. Mehrere numerische Untersuchungen19,20 berichteten über eine erhebliche Reduzierung des Energieverbrauchs von Gebäuden mit mehrschichtigen Wänden. Verschiedene Computersimulationsstudien ergeben eine hervorragende Übereinstimmung mit dem Experiment21,22,23,24,25.

Da die elektrische Leistungskapazität weit verbreitet bei etwa 200 mV/K liegt, ist es wichtig, die Ausgangsspannung von TEGs zu erhöhen, indem mehrere hundert Zweige des TEG-Moduls als Reihenschaltung kombiniert werden26,27. Allerdings ist die herkömmliche Modulstruktur vom p/n-Typ kompliziert in der Herstellung. Durch die p/n-Modulstruktur entstehen mehrere Verbindungspunkte, die den Innenwiderstand des TE-Moduls26 bewirken. Typische Betriebsumgebungen von TEGs beinhalten Temperaturschwankungen28, die auch zu einer Fehlanpassung der Wärmeausdehnung zwischen den p-Typ- und n-Typ-Zweigen der TEG-Struktur führen28,29,30. Die einbeinige Struktur des TEG-Moduls bietet eine einfach herzustellende Struktur, die auch diese Fehlanpassung der Wärmeausdehnung verringert. Darüber hinaus sorgt diese Struktur für eine gute mechanische Festigkeit und erhöht die Lebensdauer des TEG-Moduls29. Die TEG-Struktur vom p/n-Typ arbeitet möglicherweise mit unterschiedlichen inkompatiblen ZT-Werten, was die Gesamtleistung des TEG-Moduls beeinträchtigt.

Oxide und Perowskit-TE-Materialien haben viele Vorteile gegenüber hochmodernen TE-Materialien. Es sind billige und reichlich vorhandene Elemente. Ihre hohe thermische und chemische Stabilität ermöglicht den Einsatz an der Luft ohne besondere Beschichtung. Die vielseitigen chemischen Eigenschaften und komplexen Strukturen von TE-Oxiden machen es einfach, ihre Struktur zu modifizieren. Die CaMnO3-Verbindung ist ein bekanntes Perowskit-TE-Material. Abhängig von den Vorläufern, dem Syntheseprozess und der Mikrostruktur liegt die elektrische Leitfähigkeit von CaMnO3 bei Raumtemperatur zwischen 10−2 und 6,3 S/cm6.

Ziel dieses Artikels ist es, den Effekt der Wärmeverlustreduzierung mithilfe von einschichtigen Wärmeisolatoren und mehrschichtigen Isolatoren zu untersuchen, höhere Temperaturunterschiede zu erzielen und dann die Effizienz des TEG-Moduls zu verbessern. Um das kombinierte Konzept der Wärmeverlustreduzierung mithilfe von Wärmeisolatoren und das Konzept der direkten Umwandlung von Wärmeverlusten aus Betonwänden zur Stromerzeugung mithilfe des thermoelektrischen Geräts zu beweisen, wurde Beton als Wärmeisolator für das TEG-Modul verwendet. Als Kontrollprobe wurde ein Unileg-n-Typ-CaMnO3-TEG-Modul ohne Wärmeisolator gemessen. Das in Betonsteinen vergrabene TEG-Modul wurde unter Verwendung einer einbeinigen Struktur eines n-Typ-CaMnO3-TEG-Moduls (als einbeiniges n-Typ-CaMnO3-Modul bezeichnet) hergestellt. Das CaMnO3-Modul wurde aus den Ausgangsmaterialien CaCO3 und MnO2 durch eine Festkörperreaktionsmethode synthetisiert. Der Wärmeisolator, der das unileg n-Typ-CaMnO3-Modul abdeckt, wurde aus unterschiedlichen Schichten wärmeisolierenden Betons in zwei Ziegelmodellen hergestellt: 1) eine Schicht wärmeisolierenden Betons (sogenannter I-Schicht-Ziegel) und 2) drei Schichten wärmeisolierenden Betons Beton (III-Schicht-Ziegel genannt). Um die Leistung der thermoelektrischen Betonsteine zu optimieren, wurde eine Computersimulation der Finite-Elemente-Methode (FEM) eingesetzt. Die Wärmeverteilung eines CaMnO3-TEG-Moduls ohne Wärmeisolator und beider Arten thermoelektrischer Betonsteine bei Anwendung einer konstanten Temperatur wurde untersucht. Das thermische und elektrische Verhalten bei Anwendung einer konstanten Temperatur wurde ebenfalls untersucht, sowohl bei Messungen im geschlossenen als auch im offenen Stromkreis.

XRD-Muster der CaMnO3-Probe sind in den Zusatzinformationen dargestellt (Abb. S1). Die XRD-Muster zeigten die Strukturphase der Perowskitstruktur der CaMnO3-Verbindung, entsprechend der Datei JCPDS# 89–0666. Dies bestätigte, dass die CaMnO3-Probe die Phase der Perowskitstruktur CaMnO3 bildete. Basierend auf Rietveld-Verfeinerungen (Anpassungsgüte 1,14) betrug die berechnete Kristallgröße von CaMnO3 2,78 μm und die berechnete Gitterspannung 0,022 %. Darüber hinaus wurde die CaMnO3-Probe zur Herstellung des Unileg-TEG-Moduls für den thermoelektrischen Betonstein verwendet.

Die SEM-Analyse und EDS-Kartierung der CaMnO3-Proben sind in den Zusatzinformationen dargestellt (Abb. S2). Das REM-Bild einer gesinterten CaMnO3-Probe in den Zusatzinformationen (Abb. S2a) zeigte ein breites Spektrum an Größenverteilungen mit unterschiedlichen Größen von etwa 1 bis 3 μm. EDS in den Zusatzinformationen (Abb. S2b) zeigt die Ergebnisse, indem es Ca-, Mn- und O-Atome als Indikator für die sich bildende Phasenstruktur von CaMnO3 darstellt. EDS-Kartierung des CaMnO3-Pulvers in den Zusatzinformationen (Abb. S2c), die eine homogene Elementverteilung der Ca-, Mn-, O- und C-Atome auf den Pulveroberflächen zeigt. Die Elementverteilungen der Ca-, Mn-, O- und C-Atome auf den Pulveroberflächen von CaMnO3-Proben betrugen 24,74 %: 38,57 %, 30,73 %: 5,96 % für die Gewichtsprozentverhältnisse von Ca: Mn: O: C und 16,52 %: 18,79 %: 51,41 %: 13,28 % für das Atom-%-Verhältnis von Ca: Mn: O: C. Sowohl die experimentellen Ergebnisse des Gewichts-%-Verhältnisses als auch des Atom-%-Verhältnisses stimmen weitgehend mit den Referenzen überein30,31.

Abbildung 1 zeigt die experimentelle Wärmeleitfähigkeit, den Seebeck-Koeffizienten und die elektrische Leitfähigkeit der CaMnO3-Proben als Funktion der Temperatur im Temperaturbereich von 300 bis 600 K und die angepasste Kurve, die den einzelnen Daten entspricht. Die experimentellen Daten und die angepassten Kurven bestätigen das Temperaturabhängigkeitsverhalten des Seebeck-Koeffizienten, der elektrischen Leitfähigkeit und der Wärmeleitfähigkeit. Gemäß Abb. 1a lag die Wärmeleitfähigkeit der Proben im Temperaturbereich von 300 bis 600 K zwischen 0,65 und 0,85 W/mK. Die Werte der Wärmeleitfähigkeit stiegen mit steigender Temperatur leicht an. Die der Wärmeleitfähigkeit entsprechende angepasste Kurve bestätigt das positive Temperaturabhängigkeitsverhalten der Wärmeleitfähigkeit. Gemäß Abb. 1b wiesen die Werte des Seebeck-Koeffizienten ein negatives Vorzeichen auf, was auf einen n-Leiter von Materialien hindeutet (Elektron ist ein Hauptträger). Die Werte des Seebeck-Koeffizienten lagen im Bereich von −520 bis −457 µV/K im Temperaturbereich von 300 bis 600 K. Der Absolutwert des Seebeck-Koeffizienten nahm mit steigender Temperatur ab. Die dem Seebeck-Koeffizienten entsprechende angepasste Kurve bestätigt das positive Temperaturabhängigkeitsverhalten des Seebeck-Koeffizienten. Dieser Trend weist auf Halbleiterverhalten und die niedrige Trägerkonzentration der CaMnO3-Probe31 hin. Gemäß Abb. 1c wurde der elektrische Leitfähigkeitswert im Bereich von 100 bis 200 S/m im Temperaturbereich von 300 bis 600 K dargestellt. Die Werte stiegen mit steigender Temperatur. Die der elektrischen Leitfähigkeit entsprechende angepasste Kurve bestätigt das positive Temperaturabhängigkeitsverhalten der elektrischen Leitfähigkeit.

Thermoelektrische Eigenschaften der CaMnO3-Probe: (a) Wärmeleitfähigkeit, (b) Seebeck-Koeffizient, (c) elektrische Leitfähigkeit, (d) Leistungsfaktor (PF) und (e) Gütezahl (ZT) als Funktion der Temperatur.

Der berechnete Leistungsfaktor (PF) und Gütefaktor (ZT) entsprechen der experimentellen Wärmeleitfähigkeit, dem Seebeck-Koeffizienten und der elektrischen Leitfähigkeit der CaMnO3-Proben im Temperaturbereich von 300 bis 600 K, wie in Abb. 1d bzw. e dargestellt . Gemäß Abb. 1d wurde der PF-Wert im Bereich von 29 bis 50 µW/(mK2) im Temperaturbereich von 300 bis 600 K dargestellt. Gemäß Abb. 1e wurde der ZT-Wert im Bereich von 0,012 bis dargestellt 0,025 im Temperaturbereich von 300 bis 600 K. Der Wert von PF und ZT nahm mit steigender Temperatur zu. Die angepasste Kurve, die dem berechneten PF und ZT entspricht, bestätigt das positive Temperaturabhängigkeitsverhalten von PF und ZT im Temperaturbereich von 300 bis 600 K.

Die thermoelektrischen Stäbe wurden unter Verwendung von CaMaO3-Pulvern hergestellt, die von einer halbautonomen Maschine kühl zu Stäben mit einem Durchmesser von 1,0 cm und einer vertikalen Höhe von 2,0 cm gepresst und in einem Elektroofen bei einer Temperatur von 1100 °C 12 Stunden lang gesintert wurden, wie in Abb. 2. Das unileg CaMnO3 TEG-Modul ohne Wärmeisolator ist in Abb. 3a dargestellt. Die elektrischen Drähte, bei denen es sich um elektrische Wärmeschutzdrähte handelt, wurden zur Messung der elektrischen Eigenschaften mit unteren und oberen Aluminiumelektroden verbunden. Die Unterseite des TEG-Moduls wurde zur thermoelektrischen Energieumwandlung durch eine Heizplatte erhitzt, wie in Abb. 3b dargestellt.

Die CaMnO3-Stäbe.

Zur Herstellung thermoelektrischer Betonsteine wurde wärmedämmender Beton verwendet. Bei dieser Arbeit werden drei Arten von Zementmörtel verwendet, darunter die Typen CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW. Die chemischen Zusammensetzungen der Zementmörtel CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW werden vom kommerziellen Anbieter bereitgestellt und sind in den Zusatzinformationen (Tabelle S1) aufgeführt. Die XRD-Muster der Zementmörtel CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW sind in den Zusatzinformationen dargestellt (Abb. S3). Der charakteristische Peak der Proben wurde mit Ca(OH)232,33,34, Ca2H0,60 O4,30Si35,36, Ca6H2O13Si337,38, SiO239 indiziert. Wie in den ergänzenden Informationen (Tabelle S2) gezeigt, sind die Wärmeleitfähigkeiten der Zementmörtel CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW im Temperaturbereich von 400 bis 1000 °C temperaturabhängig.

CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW werden üblicherweise als Wärmeisolatoren des Ofens verwendet. Wie in den ergänzenden Informationen (Tabelle S2) gezeigt, liegt die Wärmeleitfähigkeit von 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW im Temperaturbereich von 400 bis 1000 zwischen 0,25 und 0,63 W/m·K. Die in Abb . 4 wurden aus zwei Arten von (1) I-Schicht-Ziegeln und (2) III-Schicht-Ziegeln hergestellt. Um die größtmögliche Reduzierung des Wärmeverlusts zu erreichen, wurde CAST 11 LW (der niedrigste Wärmeleitfähigkeitswert) aus I-Schicht-Ziegeln hergestellt. Abbildung 4b zeigt das schematische Diagramm für die thermoelektrischen Betonsteine des I-Schicht-Ziegeltyps, die den Zementmörtel CAST 11 LW für thermisch isolierenden Beton verwenden, mit dem unileg n-Typ-CaMnO3-TEG-Modul im Inneren eines Ziegels. Unser III-Schicht-Ziegel besteht aus drei Schichten unterschiedlicher Betonsorten. Um den Temperaturunterschied durch eine stärkere Reduzierung des Wärmeverlusts entlang der vertikalen Richtung des TEG-Moduls aus III-Schicht-Ziegeln zu erhöhen, wurden unsere drei Betonschichten so konzipiert, dass sie (1) Wärme in der untersten Schicht blockieren und (2) Wärme in der höchsten Schicht abgeben und (3) einen thermischen Grenzflächenwiderstand am Kontakt der Mittelschicht erzeugen. Um den höchsten Wärmeblock an der Unterseite des TEG-Moduls zu erhalten, wurde CAST 11 LW (die niedrigste Wärmeleitfähigkeit) auf der ersten Schicht (der Wärmequelle am nächsten liegende Schicht) des III-Schicht-Ziegels hergestellt. Um einen thermischen Grenzflächenwiderstand zwischen (1) der ersten Schicht und der zweiten Schicht und (2) der zweiten Schicht und der dritten Schicht zu erzeugen, wurde CAST 13 LW (der mittlere Wärmeleitfähigkeitswert) als zweite Schicht (mittlere Schicht) hergestellt. Um schließlich die höchste Wärmeabgabe auf der kühleren Seite des Moduls zu erreichen, wurde CAST 15 LW (der höchste Wärmeleitfähigkeitswert) als dritte Schicht (obere Schicht) des III-Schicht-Ziegels hergestellt. Abbildung 4c zeigt das schematische Diagramm für die thermoelektrischen Betonsteine vom III-Schicht-Ziegeltyp, die die Zementmörtel CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW für wärmeisolierenden Beton verwenden, mit dem unileg n-Typ CaMnO3 TEG-Modul innerhalb eines Ziegels .

(a) Das Unileg-CaMnO3-TEG-Modul vom n-Typ und (b) schematisches Diagramm des Unileg-CaMnO3-TEG-Moduls vom n-Typ, das durch eine Wärmequelle (Heizplatte) erhitzt wird.

Zur Simulation des thermischen und elektrischen Verhaltens des thermoelektrischen Moduls wurde eine Computersimulation des thermoelektrischen Betonsteins mit der Multiphysics®-Software verwendet, bei der es sich um die Finite-Elemente-Methode (FEM) handelt, die in die Software COMSOL Multiphysics v.5.540 eingebettet ist. Die in der FEM-Simulation verwendeten maßgeblichen Gleichungen sind in den Zusatzinformationen dargestellt.

Das Rechenmodell des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator und der I-Schicht-Steintyp des thermoelektrischen Betonsteins sind in Abb. 5 dargestellt. Das CaMnO3-TEG-Modul bestand aus einem zylindrischen Stück n-Typ-CaMnO3 mit einem Durchmesser von 10,0 mm und eine vertikale Länge von 20,0 mm. Die Ober- und Unterseite des CaMnO3-TEG-Moduls wurden von einer Aluminiumelektrode mit einer Größe von 20,0 mm × 20,0 mm × 10,0 mm kontaktiert. Als Wärmequelle des CaMnO3-TEG-Moduls an der Basisposition wurde eine Heizplatte verwendet. Die freien Elektronen auf der Seite mit heißerer Temperatur (TH) des CaMnO3-TEG-Moduls hatten eine höhere kinetische Energie als die auf der Seite mit kühlerer Temperatur (TC). Danach diffundiert das Elektron von TH in Richtung TC. Die unterschiedliche Konzentration negativer und positiver Ladungen entlang der vertikalen Richtung des CaMnO3-Stücks aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen heißeren und kälteren Temperaturen (dT = TH-TC) verursachte die Potentialdifferenz (dV). Dieses Phänomen kann durch Seebeck-Effekte, Peltier-Effekte und Thomson-Effekte als thermoelektrische Effekte erklärt werden. Der I-Schicht-Ziegeltyp aus thermoelektrischen Betonsteinen, bei dem es sich um das CaMnO3-TEG-Modul im Inneren eines Ziegels für eine Schicht CAST 11 LW-Beton handelt, hatte eine Größe von 20,0 cm × 20,0 cm × 4,5 cm. Abbildung 5a zeigt das schematische Diagramm des Geometriemodells, das zur Simulation des TEG-Moduls ohne das Wärmeisolatormodell und den I-Schicht-Steintyp des thermoelektrischen Betonsteinmodells verwendet wird. Abbildung 5b zeigt das Finite-Elemente-Netz des Modells, das zur Simulation des TEG-Moduls ohne das Wärmeisolatormodell und den I-Schicht-Steintyp des thermoelektrischen Betonsteinmodells verwendet wurde. Die Temperaturrandbedingung und die potenzielle Randbedingung des TEG-Moduls wurden durch Luft abgedeckt; und das I-Schicht-Ziegelmodell des thermoelektrischen Betonziegelmodells wurde mit CAST 11 LW-Beton abgedeckt. Der Anfangszustand des Computersimulationsmodells ist Raumtemperatur und Nullpotential zum Anfangszeitpunkt. Die Randbedingung des Modells besteht aus der konstant höheren Temperatur an der Unterseite des TEG-Moduls ohne das Wärmeisolatormodell und der Unterseite des I-Schicht-Steintyps des thermoelektrischen Betonsteinmodells, wie in Abb. 5c dargestellt. Die Randbedingungen des elektrischen Potenzials an der heißeren Seite des TEG-Moduls und des thermoelektrischen Betonsteins wurden auf Nullpotenzial (geerdet) eingestellt, wie in Abb. 5d dargestellt. Der Wärmestrom floss nur von der Wärmequelle in das TEG-Modul und floss an der oberen Elektrode aus dem TEG-Modul heraus. In die Simulation der CaMnO3-TEG-Module wurden Wärmeleitung, Wärmekonvektion und Wärmestrahlung einbezogen. Der elektrische Widerstand durch Materialkontakt wurde vernachlässigt.

Schematische Darstellung von (a) thermoelektrischen Betonsteinen, die das einlagige CaMnO3-TEG-Modul im Beton enthalten, (b) dem I-Schicht-Ziegeltyp (CAST 11 LW) und (c) dem III-Schicht-Ziegeltyp (CAST 11 LW, CAST 13). LW und CAST 15 LW).

Das Rechenmodell des III-Schicht-Steintyps der thermoelektrischen Betonsteine ist in Abb. 6a dargestellt und zeigt die Geometrie des III-Schicht-Steinmodells, bei dem es sich um das CaMnO3-TEG-Modul in einem Stein aus drei Schichten aus CAST 11 LW, CAST handelt 13 LW und CAST 15 LW Beton. Abbildung 6b zeigt das Finite-Elemente-Netz des III-Schicht-Ziegelmodells. Der Anfangszustand des Computersimulationsmodells ist Raumtemperatur und Nullpotential zum Anfangszeitpunkt. Abbildung 6c und d zeigen die Temperaturrandbedingung und die potenzielle Randbedingung, die im Computersimulationsmodell des III-Schicht-Ziegeltyps der thermoelektrischen Betonsteine verwendet werden.

Berechnungsmodell des TEG-Moduls und des I-Layer-Ziegeltyps des thermoelektrischen Betonsteins mit der Software COMSOL Multiphysics v.5.5 (https://www.comsol.com) 40: (a) Schematische Darstellung des Geometriemodells, (b) Finite-Elemente-Netz des Simulationsmodells und Randbedingung des Modells des Simulationsmodells, (c) konstante heißere Temperatur und (d) Randbedingung des elektrischen Potentials auf der heißeren Seite des TEG-Moduls und des thermoelektrischen Betons.

Wie zuvor in der Randbedingung beschrieben, wurde der Computersimulation eine höhere Temperatur und ein geerdetes Potenzial (V = 0) an der Unterseite des TEG-Moduls oder des TEG-Moduls in I-Layer- und III-Layer-Steinen zugewiesen. Die Computersimulationsergebnisse der Temperatur, der Temperaturoberfläche und der Ausgangsspannung, wie in den Zusatzinformationen (Abb. S4) dargestellt, stimmen gut mit den zugewiesenen Randbedingungen überein.

Eine Wärmebildkamera (Keysight Technologies, U5856A) mit einem Temperaturbereich von −20–650 °C wurde verwendet, um die Infrarot-Wärmeverteilung des CaMnO3-TEG-Moduls ohne Wärmeisolator und der thermoelektrischen Betonsteine des I-Schicht-Steintyps und des III-Schicht-Steintyps aufzuzeichnen Die Ergebnisse des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator zeigen einen kleinen Temperaturunterschied entlang der vertikalen Richtung innerhalb des Moduls, wenn eine höhere Temperatur angewendet wird von 100 °C. Die Ergebnisse der Anwendung höherer Temperaturen von 200 und 400 °C zeigten hohe Temperaturen entlang des TEG-Moduls. I-Schicht-Steine zeigten den Temperaturunterschied bei der heißeren Temperatur von 100 und 200 °C, während sie bei der heißeren Temperatur von 400 °C eine hohe Temperatur entlang des TEG-Moduls aufwiesen. Die Ergebnisse der III-Schicht-Ziegel zeigten Temperaturunterschiede innerhalb des TEG-Moduls in vertikaler Richtung für 100, 200 und 400 °C. Der größte Teil der Wärme bleibt bei Anwendung der heißeren Temperatur von 100 und 200 °C in der Nähe der heißeren Seite des Ziegels. Die Ergebnisse zeigten, dass die Abdeckungstemperatur entlang der I-Schicht- und III-Schicht-Steine effektiver war als beim TEG-Modul ohne Wärmeisolator, um den Temperaturunterschied aufrechtzuerhalten.

Berechnungsmodell des TEG-Moduls und des III-Schicht-Steintyps aus thermoelektrischem Betonstein mit der Software COMSOL Multiphysics v.5.5 (https://www.comsol.com) 40(a) Schematische Darstellung des Geometriemodells, (b) endlich Elementnetz des Simulationsmodells und Randbedingung des Modells des Simulationsmodells, (c) konstante heißere Temperatur und (d) Randbedingung des elektrischen Potentials auf der heißeren Seite des TEG-Moduls und des thermoelektrischen Betons.

Abbildung 8 zeigt die Wärmeverteilung auf dem CaMnO3-TEG-Modul und den thermoelektrischen Betonsteinen. Die Wärmeverteilungsbilder des CaMnO3-TEG-Moduls ohne Isolator, des I-Schicht-Steins und des III-Schicht-Steins sind in Abb. 8a, b und c dargestellt. Die thermischen Eigenschaften des CaMnO3-TEG-Moduls und der wärmeisolierenden Betone bei Anwendung einer konstant höheren Temperatur von 200 °C wurden mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet. Zur Validierung der Simulation wurden die FEM-Ergebnisse mit den Infrarotbildern verglichen. Das Wärmeverteilungsbild aus der zeitabhängigen FEM-Simulation unter Anwendung der konstant heißeren Temperatur von 200 °C ist in Abb. 8d, e und f dargestellt. Alle experimentellen und FEM-Simulationsergebnisse zeigen einen Temperaturabfall entlang der vertikalen Richtung. Abbildung 8a und d zeigen die Wärmeverteilungsbilder des CaMnO3-TEG-Moduls ohne Wärmeisolator. Das IR-Bild zeigt, dass die hohe Temperatur alle Teile entlang der vertikalen Richtung des Moduls bedeckt. Dieses Ergebnis wird auch durch die FEM-Simulation bestätigt, die durch die hohe Temperatur rund um das Modul ohne Wärmeisolator angezeigt wird. Abbildung 8b und e zeigen das experimentelle und computersimulierte Wärmeverteilungsbild des CaMnO3-TEG-Moduls im I-Schicht-Stein. Beide Ergebnisse zeigen einen Temperaturgradienten entlang der vertikalen Richtung sowohl innerhalb des Moduls als auch im abgedeckten Wärmeisolator. Abbildung 8c und f zeigen das Wärmeverteilungsbild des TEG-Moduls im Inneren des III-Schicht-Steins aus dem IR-Bild und der Computersimulation. Beide Ergebnisse zeigen einen geringen Temperaturgradienten entlang der vertikalen Richtung sowohl im Inneren des Moduls als auch im abgedeckten Wärmeisolator.

(a) Das CaMnO3-TEG-Modul ohne Wärmeisolator, (b) Die thermoelektrischen Betonsteine, das IR-Kamerabild mit Keysight Technologies, U5856A (https://www.keysight.com/) von (c) dem CaMnO3-TEG-Modul und (d, e) die thermoelektrischen Betonsteine des I-Schicht-Ziegeltyps und des III-Schicht-Ziegeltyps bei Anwendung der Heißseitentemperatur von 100 °C, (d–f) für eine Temperatur von 200 °C und (g– i) für eine Temperatur von 400 °C.

Die elektrische Umwandlung des CaMnO3-TEG-Moduls und des TEG-Moduls in I-Schicht- und III-Schicht-Steinen wurde sowohl im offenen als auch im geschlossenen Stromkreis gemessen. Beim TEG-Modul ohne Wärmeisolator wurde die Unterseite des TEG-Moduls durch eine Heizplatte erhitzt. Die heißere Temperatur (TH) und die kühlere Temperatur (TC) wurden mithilfe von Multimetern mit der Thermoelementsonde Typ K an der Unterseite bzw. der Oberseite des Moduls gemessen. Für das TEG-Modul in I-Layer- und III-Layer-Steinen wurde die Unterseite des thermoelektrischen Betonsteins durch eine Heizplatte erhitzt. Die heißere Temperatur (TH) und die kühlere Temperatur (TC) wurden mithilfe von Multimetern mit der Thermoelementsonde Typ K an der Unterseite bzw. der Oberseite der thermoelektrischen Betonsteine gemessen. Die Temperaturdifferenz (dT) zwischen der heißeren und der kühleren Temperatur wurde aus dT = TH−TC berechnet. Das TEG-Modul ohne Wärmeisolator und das TEG-Modul aus I-Layer- und III-Layer-Steinen wurden mit elektrischen Drähten und unteren und oberen Aluminiumelektroden für elektrische Spannungs- und Strommessungen verbunden. Für die Leerlaufmessung, wie in Abb. 9a, b und d dargestellt, wurde die Ausgangsspannung zwischen der unteren und oberen Elektrode des Moduls mit einem Multimeter gemessen. Der Innenwiderstand wurde ebenfalls mit einem Multimeter gemessen. Für die Messung im geschlossenen Stromkreis, wie in Abb. 9c dargestellt, wurden die externen elektrischen Widerstände an den Stromkreis angeschlossen. Die Ausgangsspannung wurde mit einem Multimeter gemessen. Der Ausgangsstrom wurde ebenfalls mit einem Multimeter gemessen. Alle Messdaten wurden mithilfe einer Datenlogger-Software aufgezeichnet. Für die Leerlaufmessung wurde die Ausgangsspannung (dV) für die Temperaturdifferenz (dT) ermittelt, um die Leerlaufspannung der thermoelektrischen Geräte zu beschreiben. Es wurden auch die elektrischen Eigenschaften thermoelektrischer Geräte bei konstant höheren Temperaturen von 100, 200 und 400 °C gemessen. Für die Messung im geschlossenen Stromkreis wurden die elektrischen Eigenschaften thermoelektrischer Geräte anhand der IV-Kurve und der IP-Kurve charakterisiert.

Wärmeverteilungsbild des CaMnO3-TEG-Moduls ohne Wärmeisolator und der thermoelektrischen Betonsteine des I-Schicht-Steintyps und des III-Schicht-Steintyps bei Anwendung einer Heißseitentemperatur von 200 °C: (a–c) experimentelle Ergebnisse aus das Infrarotbild mit Keysight Technologies, U5856A (https://www.keysight.com/), und (d–f) Berechnungsergebnisse aus der FEM-Simulation mit der Software COMSOL Multiphysics v.5.5 (https://www.comsol.com). ) 40

Wie in Abb. 10 dargestellt, variierte die erzeugte Ausgangsspannung des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator, des Moduls im I-Schicht-Stein und des Moduls im III-Schicht-Stein linear mit der Temperaturdifferenz. Wir haben die Beziehungen \(\Delta V = 0,26\Delta T,\)\(\Delta V = 0,37\Delta T\) und \(\Delta V = 0,50\Delta T\) erhalten, die die Leerlaufspannung des TEG beschreiben Modul ohne Wärmedämmung, das Modul aus I-Schicht-Stein und das Modul aus III-Schicht-Stein.

(a, b) Schematische Darstellung der Leerlaufmessung des TEG-Moduls, (c) Schematische Darstellung der Leerlaufmessung des TEG-Moduls, (d) Versuchsaufbau des thermoelektrischen Betonsteins (I-Schicht- und III-Schicht-Stein). Typen).

Die experimentellen Ergebnisse der Leerlaufmessung des CaMnO3-TEG-Moduls und des thermoelektrischen Betonsteins im I-Schicht-Ziegeltyp und III-Schicht-Ziegeltyp bei einer heißeren Temperatur von 200 °C sind in Abb. 11 dargestellt. Die heißere Temperatur und kühlere Temperatur als Funktion der Zeit aus den experimentellen Ergebnissen sind in Abb. 11a dargestellt. Als Wärmequelle des Experiments wurde eine temperaturgesteuerte Heizplatte von Raumtemperatur bis zum Erreichen der höheren Zieltemperatur von 200 °C erhitzt. Wie in Abb. 11a gezeigt, wurde die stabile höhere Temperatur etwa 15 Minuten später erreicht. Die durchschnittliche höhere Temperatur während 40–60 Minuten für das TEG-Modul ohne Wärmeisolator, den I-Layer-Ziegelstein und den III-Layer-Ziegelstein beträgt 172, 172 bzw. 210 °C. Die durchschnittliche Kühlertemperatur während 40–60 Minuten beträgt für das TEG-Modul ohne Wärmeisolator, den I-Layer-Ziegel und den III-Layer-Ziegel 62, 41 bzw. 37 °C. Die Kühlertemperatur als Funktion der Zeit aus den FEM-Simulationsergebnissen ist in Abb. 11d dargestellt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Kühlertemperatur aus den FEM-Simulationsergebnissen nahe an der der experimentellen Ergebnisse lag.

Ausgangsspannung als Funktion der Temperaturdifferenz, die bei der Leerlaufmessung ermittelt wurde.

Der Temperaturunterschied als Funktion der Zeit aus den experimentellen Ergebnissen ist in Abb. 11b dargestellt. Der durchschnittliche Temperaturunterschied während 40–60 Minuten beträgt für das TEG-Modul ohne Wärmeisolator, den I-Schicht-Stein und den III-Schicht-Stein 108, 132 bzw. 172 °C. Wie in den ergänzenden Informationen (Abb. S5) gezeigt, beträgt der Temperaturunterschied des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator während der heißeren Temperatur von etwa 200 °C 108 °C und der des I-Schicht-Steins 132 °C. Dieses Ergebnis zeigte, dass das TEG-Modul aus I-Schicht-Ziegelsteinen eine geringere Wärmeübertragung (höhere Reduzierung des Wärmeverlusts) ermöglicht als das TEG-Modul ohne Wärmeisolator.

Unter Berücksichtigung der Wärmedurchlässigkeit (U-Wert) von (1) dem TEG-Modul ohne Wärmeisolator und (2) dem TEG-Modul in I-Schicht-Ziegeln wurde die gleiche Ziegelgeometrie verwendet, wie in den Zusatzinformationen gezeigt (Abb. S6). . Den Zusatzinformationen (Abb. S6) zufolge besteht die Ziegelgeometrie aus drei Teilen. Der untere Teil und der obere Teil sind die rechteckige Fläche mit der Größe 20,0 cm × 20,0 cm × 1,25 cm und der mittlere Teil ist der vertikale Stab mit der Größe 1,0 cm Durchmesser und 2,0 cm vertikaler Höhe innerhalb der rechteckigen Fläche mit der Größe von 20,0 cm × 20,0 cm × 2,0 cm. Der innere Bereich des Mittelteils ist das CaMnO3-TEG-Modul. Der Gesamtwärmewiderstand wurde aus der Reihensummierung der Wärmewiderstände des unteren, mittleren und oberen Teils berechnet. Der Wärmewiderstand des Mittelteils wurde aus der Parallelsummierung des Wärmewiderstands des Innenstabs und des Außenbereichs berechnet. Der Wärmedurchgangskoeffizient ist der Kehrwert des Gesamtwärmewiderstands.

Der Wärmeübertragungsmechanismus des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator besteht aus (1) der Wärmeleitung des CaMnO3-TEG-Stabs im Mittelteil und (2) der Wärmekonvektion natürlicher Luft im unteren, oberen und äußeren Bereich des Mittelteils. Zunächst wird der Wärmewiderstand aufgrund der Wärmeleitung mithilfe der Gleichung \(R_{cond} = L/(\kappa A)\) berechnet, wobei L die Länge des TEG-Stabs von 2,0 cm und A die Querschnittsfläche ist von 1,0 cm Durchmesser des TEG-Stabs und \(\kappa\) beträgt die Wärmeleitfähigkeit des CaMnO3-TEG-Stabs etwa 0,65 W/m·K. Zweitens wird die Wärmekonvektion natürlicher Luft im unteren, oberen und äußeren Bereich des Mittelteils mit der Gleichung \(R_{conv} = 1/(hA)\) berechnet, wobei h die Konvektionswärmeübertragung ist Koeffizient der natürlichen Luft etwa 25 W/m2·K41,42, A ist die Querschnittsfläche des unteren, oberen bzw. äußeren Bereichs des mittleren Teils. Der berechnete Gesamtwärmewiderstand liegt bei etwa 3 K/W und der Wärmedurchgangskoeffizient des Moduls ohne Wärmeisolator beträgt 8,25 W/m2·K.

Der Wärmeübertragungsmechanismus des TEG-Moduls im I-Schicht-Stein besteht aus (1) der Wärmeleitung des CaMnO3-TEG-Stabs im Mittelteil und (2) der Wärmeleitung von CAST 11 LW als Wärmeisolator im unteren, oberen und äußeren Teil Bereich des Mittelteils. Der Wärmewiderstand aufgrund der Wärmeleitung des CaMnO3-TEG-Stabs wird berechnet, indem die Wärmeleitfähigkeit des CaMnO3-TEG-Stabs 0,65 W/m·K beträgt. Den ergänzenden Informationen (Tabelle S2) zufolge liegen die Werte der Wärmeleitfähigkeit des Zementmörtels CAST 11 LW im Temperaturbereich von 400–1000 °C bei etwa 0,25–0,40 W/m·K. Die lineare Extrapolation der Wärmeleitfähigkeit von CAST 11 LW im Temperaturbereich von 400 bis 1000 °C wurde durchgeführt und ergab, dass die extrapolierte Wärmeleitfähigkeit des Zementmörtels CAST 11 LW bei 200 °C 0,20 W/m·K beträgt. Die Wärmeleitfähigkeit Der Wärmewiderstand des Wärmeisolators, der das TEG-Modul des I-Schicht-Ziegels abdeckt, wird zur Berechnung des Wärmewiderstands des CAST 11 LW von 0,20 W/m·K verwendet. Der berechnete Gesamtwärmewiderstand liegt bei etwa 51,2 K/W und der Wärmedurchgangskoeffizient des I-Schicht-Ziegels beträgt 0,49 W/m2·K.

Gemäß den ergänzenden Informationen (Abb. S6) besteht der Wärmeübertragungsmechanismus des TEG-Moduls in III-Schicht-Ziegeln aus der Wärmeleitung des CaMnO3-TEG-Stabs im mittleren Teil und der Wärmeleitung von 1,25 cm Länge von CAST 11 LW im unteren Teil Teil (R1), 0,25 cm von CAST 11 LW (R2), 1,5 cm Länge von CAST 13 LW (R3) und 0,25 cm Länge von CAST 15 LW (R4) im Außenbereich des Mittelteils und Wärmeleitung von 1,25 cm Länge von CAST 15 LW im oberen Teil (R5). Der Wärmewiderstand aufgrund der Wärmeleitung des CaMnO3-TEG-Stabs wird berechnet, indem die Wärmeleitfähigkeit des CaMnO3-TEG-Stabs 0,65 W/m·K beträgt. Den ergänzenden Informationen (Tabelle S2) zufolge liegen die Werte der Wärmeleitfähigkeit der Zementmörtel CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW im Temperaturbereich von 400 bis 1000 °C bei etwa 0,25 bis 0,63 W/m·K. Die lineare Extrapolation der Wärmeleitfähigkeit von CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW im Temperaturbereich von 400 bis 1000 °C wurde durchgeführt und ergab, dass die extrapolierte Wärmeleitfähigkeit bei 200 °C 0,20, 0,34 und 0,58 W/m beträgt ·K bzw. Die extrapolierte Wärmeleitfähigkeit von CAST 11 LW, CAST 13 LW und CAST 15 LW wird zur Berechnung des Wärmewiderstands des Wärmeisolators verwendet, der das TEG-Modul des III-Schicht-Ziegels abdeckt. Der berechnete Gesamtwärmewiderstand beträgt etwa 3,69 K/W und der Wärmedurchgangskoeffizient des I-Schicht-Ziegels beträgt 6,7 W/m2·K.

Der berechnete Wärmedurchgangskoeffizient des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator ist etwa 16,8-mal größer als der des I-Schicht-Ziegels. Das Konzept der Verwendung eines Wärmeisolators hat sich bewährt, um einen höheren Temperaturunterschied zwischen der heißeren und der kühleren Seite des I-Schicht-Ziegels im Vergleich zu aufrechterhalten TEG-Modul ohne Wärmeisolator. Der berechnete Wärmedurchgangskoeffizient des III-Schicht-Ziegels ist etwa 13,6-mal größer als der des I-Schicht-Ziegels. Dieses berechnete Ergebnis steht im Gegensatz zur experimentellen Temperaturdifferenz gemäß den Zusatzinformationen (Abb. S5). Allerdings muss, wie von Grujicic et al.43 berichtet, der Einfluss des thermischen Grenzflächenwiderstands als wesentliche Rolle beim Wärmemanagement elektronischer Geräte berücksichtigt werden.

Die Ergebnisse der FEM-Simulation sind in Abb. 11e dargestellt. Der Trend der Temperaturdifferenz aller drei Modelle stimmt gut zwischen Experiment und Simulation bei einer konstant heißeren Temperatur von 200 °C überein. Der Temperaturunterschied erreichte in der Nähe des Startzeitpunkts den höchsten Wert. Es gibt Temperaturunterschiede, die mit zunehmender Temperatur auf die Zieltemperatur abnehmen. Danach kommt es zu konstanten Temperaturunterschieden während der konstant höheren Temperatur. Der Temperaturunterschied beider TEG-Module in I-Schicht- und III-Schicht-Steinen hatte ähnliche Werte und war höher als der Temperaturunterschied des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator.

Die Ausgangsspannung als Funktion der Zeit aus den experimentellen Ergebnissen ist in Abb. 11c dargestellt. Die durchschnittliche Ausgangsspannung des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator, des I-Layer-Bricks und des III-Layer-Bricks während 40–60 Minuten beträgt 24,35, 26,57 bzw. 27,70 mV. Die Ergebnisse der FEM-Simulation sind in Abb. 11f dargestellt. Die Trends sowohl der Computersimulation als auch der experimentellen Ergebnisse stimmen gut überein. Abhängig von der Zeit und der Ausgangsspannung des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator erreicht das TEG-Modul in I-Layer- und III-Layer-Steinen die höchste Ausgangsspannung zwischen 20 und 30 mV, wenn die Temperatur von Raumtemperatur auf die Zielkonstante ansteigt Temperatur. Bei einer konstant höheren Temperatur von 200 °C kommt es zu einer gewissen Verringerung sowohl der experimentellen als auch der FEM-Simulations-Ausgangsspannungen des TEG-Moduls in den I-Layer- und III-Layer-Steinen. Bei einer konstant höheren Temperatur ist die Ausgangsspannung des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator niedriger als die Ausgangsspannung des TEG-Moduls in I-Layer- und III-Layer-Steinen.

Wie in Abb. 11d, e und f dargestellt, zeigen die FEM-Simulationsergebnisse sowohl des I-Layer-Steins als auch des III-Layer-Steins die gleiche Kühlertemperatur, Temperaturdifferenz und Ausgangsspannung. Untersuchungen von Hogblom und Andersson25 führten 3D-Finite-Elemente-Simulationen einschließlich des thermischen Schnittstellenwiderstands eines kommerziellen TEG Bi2TE3-basierten Moduls durch. Die Simulationsergebnisse wurden unter den gleichen Bedingungen wie in den Experimenten durchgeführt und ermöglichten eine hervorragende genaue Vorhersage der Modulleistung über den Eingangsbereich der Betriebsbedingungen. Zum jetzigen Zeitpunkt liegen uns tatsächlich keine Beweise dafür vor, dass die FEM-Simulation den thermischen Grenzflächenwiderstand einschließt, aber wir glauben, dass der Grund für unsere FEM-Ergebnisse darin liegt, dass unsere durchgeführten FEM-Simulationen den Effekt des thermischen Grenzflächenwiderstands zwischen der unteren, mittleren und mittleren, oberen Schicht nicht berücksichtigt haben aus III-Schicht-Ziegeln.

Die Innenwiderstandswerte des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator und des thermoelektrischen Betonsteins der I-Schicht- und III-Schicht-Steine als Funktion der Zeit sind in Abb. 12 dargestellt. Ein schematisches Diagramm der internen Messung des offenen Stromkreises Das thermoelektrische Modul ist in Abb. 4 zu sehen. Der Innenwiderstand aller Modelle nahm zu Beginn des Experiments ab, während die Temperatur TH von Raumtemperatur auf die angestrebte konstante Temperatur bei 200 °C anstieg. Der Innenwiderstand des Moduls sowohl in den I-Layer- als auch in den III-Layer-Steinen hatte den gleichen Wert von etwa 100 Ω, was niedriger war als der Innenwiderstand des Moduls ohne Wärmeisolator von etwa 600 Ω.

(a–c) Die experimentellen Ergebnisse und (d–f) Die FEM-Simulationsergebnisse der heißeren und kälteren Temperatur (a, d), der Temperaturdifferenz (b, e) der Ausgangsspannung (c, f) während das Ziel heißer ist Temperatur von 200 °C als Funktion der Zeit.

Gemäß den experimentellen Ergebnissen in Abb. 11a stieg die Temperatur auf der heißeren Seite vom Startpunkt bei Raumtemperatur bis zum Erreichen der angestrebten stabilen Temperatur auf der heißeren Seite von 200 °C nach 20 Minuten. Gemäß Abb. 1c ist die experimentelle elektrische Leitfähigkeit von Die Temperatur der CaMnO3-Proben im Temperaturbereich von 300 bis 600 K nimmt mit zunehmender Temperatur zu. Gemäß Abb. 12 nahm der Innenwiderstand als Kehrwert der elektrischen Leitfähigkeit mit zunehmender Temperatur ab.

Basierend auf der Definition des mittleren freien Wegs, der die längste Strecke der Trägerbewegung ohne Kollision ist. Die höhere mittlere freie Weglänge zeigt die höhere Leitfähigkeit der Probe an. Der innere Widerstand des Hindernisses führt zu einer geringeren mittleren freien Weglänge der Träger. Die Träger mit hoher kinetischer Energie (hoher Temperatur) bewegen sich schneller als Träger mit niedrigerer kinetischer Energie und erreichen dann eine höhere mittlere freie Weglänge. Beim CaMnO3-TEG-Modul verursacht die elektrische Trägerbewegung aufgrund der unterschiedlichen kinetischen Energie (Differenztemperatur) den Unterschied in der mittleren freien Weglänge des Trägers auf der heißeren und der kühleren Seite des Moduls. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die größere Differenz der mittleren freien Weglänge zwischen dem Träger auf der heißeren Seite und der kühleren Seite (aufgrund der höheren Temperaturdifferenz) zu einer höheren elektrischen Leitfähigkeit und einem geringeren Innenwiderstand der Probe führt.

Gemäß Abb. 8 und Abb. 11b verursachten unterschiedliche Wärmeübertragungsmechanismen auf derselben heißeren Temperaturseite von 200 °C drei unterschiedliche Werte der Temperaturdifferenz zwischen der heißeren und der kühleren Seite der Proben. Gemäß den Einzelheiten des folgenden Absatzes ist die Wärmeleitung ein wesentlicher Teil des Wärmeübertragungsmechanismus von (1) dem TEG-Modul ohne Wärmeisolator, (2) dem Modul in der I-Schicht und (3) dem Modul in der III-Schicht Ziegel. Zusammenfassend beeinflusst die Wärmeleitung die Temperaturdifferenz und dann die elektrische Leitfähigkeit und den Innenwiderstand der Proben.

Vernachlässigt man die Wirkung der Wärmestrahlung, besteht der Wärmeübertragungsmechanismus des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator aus der Wärmeleitung innerhalb des CaMnO3-TEG-Moduls und der Wärmekonvektion der natürlichen Luft um das TEG-Modul herum. Der Wärmeübertragungsmechanismus des TEG-Moduls im I-Schicht-Stein besteht aus der Wärmeleitung des CaMnO3-TEG-Moduls und der Wärmeleitung des umgebenden Wärmeisolators von CAST 11 LW mit der extrapolierten Wärmeleitfähigkeit von 0,2 W/m·K auf der heißeren Temperaturseite 200 °C. Der Wärmeübertragungsmechanismus des TEG-Moduls im III-Schicht-Ziegel besteht aus der Wärmeleitung des CaMnO3-TEG-Moduls und der Wärmeleitung der umgebenden Reihe von Wärmeisolatoren aus CAST 11 LW (unterer Teil), CAST 13 LW (mittlerer Teil) und CAST 15 LW (oberer Teil) mit einer extrapolierten Wärmeleitfähigkeit von 0,2, 0,34 bzw. 0,58 W/m·K auf der heißeren Temperaturseite von 200 °C. Laut Grujicic et al.43 sollte der Effekt des thermischen Grenzflächenwiderstands als wesentlicher Wärmeübertragungsmechanismus des TEG-Moduls in III-Schicht-Ziegeln einbezogen werden. Diese Ergebnisse bewiesen das Konzept der Verwendung von Wärmeisolatoren aus I-Schicht- und III-Schicht-Steinen, die einen höheren Temperaturunterschied zwischen der heißeren und der kühleren Seite des TEG-Moduls aufrechterhalten.

Bei der Ruhestrommessung wurde der variable externe Lastwiderstand an den Stromkreis angeschlossen. Die Temperatur auf der heißeren Seite wurde gegenüber Raumtemperatur erhöht. Die heißere Seite, die kühlere Seitentemperatur, die Ausgangsspannung (V) und der Ausgangsstrom (I) wurden gemessen und die Differenztemperatur aus dT = TH – TC berechnet. Wenn die Differenztemperatur die Zieltemperatur von 100 oder 150 °C erreicht, beträgt die berechnete Stromerzeugungsleistung (P = IV) als Funktion des Lastwiderstands zwischen 0 und 2000 Ω des TEG-Moduls ohne Isolator, zwischen 0 und 1000 Ω Das TEG-Modul im I-Layer- und im III-Layer-Stein ist in Abb. 13a dargestellt. Die Stromerzeugungsleistung als Funktion des elektrischen Stroms und die Ausgangsspannung als Funktion des elektrischen Stroms sind in Abb. 13b bzw. c dargestellt.

Innenwiderstand des TEG-Moduls ohne Wärmeisolator und des thermoelektrischen Betonsteins der I-Schicht- und III-Schicht-Steine als Funktion der Zeit.

Wie in Abb. 13a und b dargestellt, zeigt die elektrische Erzeugungsleistung des Moduls ohne Isolator, des thermoelektrischen Betonsteins des I-Schicht-Steins und des III-Schicht-Steins bei den angelegten Differenztemperaturen von 100 und 150 °C einen Teil von parabolischen Funktionen des äußeren Lastwiderstands bzw. des elektrischen Stroms. Die Stromerzeugungsleistung als Funktion des externen Lastwiderstands und die Leistung als Funktion des elektrischen Stroms wurden mit zunehmender Differenztemperatur erhöht. Der I-Schicht-Stein hat die höchste Stromerzeugungsleistung, die größer ist als der III-Schicht-Stein und das TEG-Modul ohne Isolator. Diese Ergebnisse zeigten, dass die Stromerzeugungsleistung des thermoelektrischen Betonsteins für den III-Schicht-Ziegeltyp höher war als die des I-Schicht-Ziegels und des TEG-Moduls. Der Verlauf der Ausgangsspannung als Funktion des Ausgangsstroms entspricht der Differenztemperatur von 100 und 150 °C wie in Abb. 13c dargestellt. Bei einem Temperaturunterschied von 100 und 150 °C zeigen unsere Versuchsergebnisse die gleiche Steigung der IV-Kurve des Moduls ohne Wärmeisolator und des Moduls aus III-Schicht-Ziegeln. Gemäß der Literatur44,45,46 zeigt die IV-Kurve, die jeder Differenztemperatur entspricht, eine lineare Linie mit der gleichen Steigung. Diese Ergebnisse zeigten, dass der Innenwiderstand des Moduls bei jedem Temperaturunterschied ein lineares Verhalten aufwies. Abb. 13c zeigt jedoch die unterschiedliche Steigung gegenüber der IV-Kurve des Moduls in III-Schicht-Ziegeln. Dies liegt daran, dass es während unseres Experiments mit dem Modul in I-Schicht-Ziegeln eine unterschiedliche Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur auf der heißeren Seite gibt.

Es wurden Experimente zur direkten Stromumwandlung aus Wärme unter Verwendung eines TEG-Betonsteins durchgeführt, der in eine Seitenwand eines Hochtemperaturofens eingebettet war. Die Ausgangsspannung als Funktion der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur auf der heißeren Seite und der Temperatur auf der kühleren Seite ist in Abb. 14 dargestellt. Gemäß Einfügung (a) in Abb. 14 wurden zwanzig Module des einreihigen n-Typ-CaMnO3 als a verbunden Parallelschaltung mit der oberen und unteren Aluminiumelektrode. Wie in der Einfügung (b) von Abb. 14 gezeigt, wurde eine Reihen-Parallel-Kombinationsschaltung aus 120 Modulen des Unileg-n-Typ-CaMnO3 unter Verwendung einer Reihenschaltung aus 6 Parallelschaltungen der zwanzig Module kompostiert. In der Einfügung (c) von Abb. 14 wurde der TEG-Betonstein unter Verwendung von I-Schicht-Beton als Wärmeisolator zur Abdeckung des Reihen-Parallel-Kombinationskreises aus 120 Modulen des Unileg-n-Typ-CaMnO3 konstruiert. Abhängig von der Wärmequelle im Inneren des Ofens wurde die Außenseite der Ofenwand als Seite mit höherer Temperatur für die Wärmezufuhr zum TEG-Betonstein ausgeführt. Durch den Einsatz (d) in Abb. 14 wurde der TEG-Betonstein auf der Außenfläche des Ofens eingebettet, um ihn mit der Wärmequelle des Ofens zu verbinden. Gemäß Abb. 14 betrug die Temperaturdifferenz zwischen der heißeren Seite und der kühleren Seite des Betonsteins bei einer maximalen Temperatur von 580 °C gegenüber der heißeren Seite des Betonsteins 365 °C. Die maximale Ausgangsspannung betrug 581,7 mV. In der Einfügung (e) von Abb. 14 werden die Wärmeverteilungsbilder einer Infrarot-Wärmebildkamera des an der Oberflächenwand des Ofens eingebetteten Betonsteins als Indexierung durch S1 (71,3 °C) und S3 (67,0 °C) angezeigt kühlere Seitentemperatur des Betonsteins. Die Wärmeverteilungsbilder der Infrarot-Wärmebildkamera des offenen Endes als Indexierung durch S2 (493,7 °C) zeigten auch, dass die Temperatur der heißeren Seite des TEG-Betonsteins nahe an der Wärmequellentemperatur des Ofens lag.

(a) Ausgangsleistung als Funktion des Lastwiderstands, (b) Ausgangsleistung als Funktion des elektrischen Stroms, (c) Ausgangsspannung als Funktion des elektrischen Stroms des TEG-Moduls ohne Isolator, des I-Layer-Bricks und des III-Schicht-Ziegel.

Ausgangsspannung der 120 unileg CaMnO3 TEG-Module in einem Betonstein mit Einbettung an einer Seitenwand des Hochtemperaturofens.

Thermoelektrische Betonsteine, die Wärme effektiv blockieren und Abwärme direkt in elektrischen Strom umwandeln, wurden mit dem unileg n-Typ-CaMnO3-TEG-Modul, den thermoelektrischen Betonsteinen der I-Schicht- und III-Schicht-Ziegel, entworfen und gebaut. Das Ergebnis der Temperaturdifferenz zeigt die höhere Effizienz der Aufrechterhaltung der Temperaturdifferenz entlang der vertikalen Richtung des TEG-Moduls in den I-Schicht- und III-Schicht-Steinen im Vergleich zum CaMnO3-TEG-Modul ohne Wärmeisolator. Die Ausgangsspannung prognostiziert eine höhere Leistung bei der direkten Umwandlung von Abwärme in Strom sowohl der thermoelektrischen Betonsteine der I-Schicht- als auch der III-Schicht-Steine als das CaMnO3-TEG-Modul ohne Wärmeisolator. Die Trends der Temperaturdifferenz und der Ausgangsspannung der experimentellen und Computersimulationen sind ähnlich. Der Temperaturwert und der Leistungspotentialwert des Experiments und der Computersimulation unterscheiden sich immer noch geringfügig. Der III-Schicht-Ziegeltyp zeigte eine leistungsstarke Stromerzeugungsleistung. Darüber hinaus zeigten diese Materialien aufgrund des Temperaturunterschieds eine hohe Leistung thermoelektrischer Betonsteine im III-Schicht-Steinmodell bei der Stromerzeugung.

CaMnO3-Pulver wurde durch eine Festkörperreaktionsmethode unter Verwendung von Ausgangsmaterialien aus kommerziellem CaCO3 (99 % Reinheit Sigma-Aldrich) und MnO2 (99 % Reinheit Sigma-Aldrich) synthetisiert. Die Ausgangspulver wurden in stöchiometrischen Mengen abgewogen, mit der Kugelmahlmethode zusammengemischt und mit einer selbstgebauten halbautonomen Maschine, wie in den Zusatzinformationen (Abb. S8) gezeigt, zu Stäben mit einem Durchmesser von 10,0 mm und einer Vertikale von 20,0 mm kaltgepresst. Die thermoelektrischen Stäbe wurden 12 Stunden lang in einem Elektroofen bei einer Temperatur von 1373 K gesintert.

Die Synthesephasen der CaMnO3-Proben wurden durch Pulver-XRD unter Verwendung eines PHILIPS X' Pert MPD-Diffraktometers mit Cu Ka-Strahlung im Bereich von 10–80 °C charakterisiert. Rasterelektronenmikroskopie (JEOL SEM JSM-5800 LV) wurde verwendet, um die Morphologien und Korngrößen der CaMnO3-Proben zu beobachten und die homogene Verteilung der Atome auf den CaMnO3-Pulveroberflächen durch energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX-Mapping) zu bestimmen. Der Sebeck-Koeffizient und der elektrische Widerstand wurden gleichzeitig an einem Probenstab mit einem gemessen.

LSR-3 Linseis Seebeck Coefficient & Electric Resistivity Unit von Linseis Inc. Die spezifische Wärme und Wärmeleitfähigkeit wurden an flachen Proben mit einem Durchmesser von etwa 10 mm und einer Dicke von 2–3 mm mit einem NETZSCHLFA 477 Nano-Flash-Thermoleitfähigkeitsanalysator gemessen.

Ein einbeiniges CaMnO3-TEG-Modul, wie in Abb. 3 gezeigt, wurde aus einem zylindrischen Stück eines CaMnO3-Stabs mit einem Durchmesser von 10,0 mm und einer vertikalen Länge von 20,0 mm konstruiert. Sowohl der untere als auch der obere Teil des thermoelektrischen Teils waren mit einer Aluminiumelektrode der Größe 10,0 mm × 20,0 mm × 20,0 mm bedeckt. Das Unileg-CaMnO3-TEG-Modul ohne Wärmeisolator ist in Abb. 3a dargestellt. Die elektrischen Drähte, bei denen es sich um elektrische Wärmeschutzdrähte handelt, wurden zur Messung der elektrischen Eigenschaften mit unteren und oberen Aluminiumelektroden verbunden. Die Unterseite des TEG-Moduls wurde durch eine Heizplatte erhitzt, wie in Abb. 3b dargestellt.

Das Unileg-n-Typ-CaMnO3-TEG-Modul (CaMnO3-TEG-Modul) wurde für den Bau von thermoelektrischen Betonsteinen eingesetzt. Thermoelektrische Betonsteine wurden hergestellt, indem das CaMnO3-TEG-Modul im Beton vergraben wurde, wie in Abb. 4a dargestellt. Der Betongussstein wurde mit den Abmessungen 20,0 cm × 20,0 cm × 4,5 cm hergestellt. Gemäß Abb. 4b und c wurde der Betonstein in den I-Schicht-Ziegeltyp und den III-Schicht-Ziegeltyp hergestellt. Anschließend befand sich das CaMnO3-TEG-Modul in der Mitte des mit Kunststoff umwickelten Betongusssteins. Als nächstes wurden die Betonsteine erhitzt, um den Beton zu trocknen und die Plastikfolie durch schrittweises Erhitzen von Raumtemperatur auf 350 °C in 24 Stunden zu schmelzen.

Durch das obige Verfahren wurden thermoelektrische Betonsteine in zwei Arten hergestellt: 1) eine Schicht Betonstein (I-Schicht-Ziegel) und 2) drei Schichten Betonstein (III-Schicht-Ziegel). Der I-Schicht-Ziegeltyp war der thermoelektrische Betonziegeltyp, der durch Herstellung unter Verwendung des CaMnO3-TEG-Moduls erhalten wurde, das mit einer Schicht CAST 11 LW-Beton bedeckt war. Die chemische Zusammensetzung des Zementmörteltyps CAST 11 LW ist in den Zusatzinformationen (Tabelle S1) dargestellt. Es wurde für wärmeisolierende gießbare Ziegel (ASTM C 401 Klasse 0) mit einer extrapolierten Wärmeleitfähigkeit von 0,20 W/mK bei einer Temperatur von 200 °C verwendet. Abbildung 4b zeigt eine schematische Darstellung thermoelektrischer Betonsteine vom I-Schicht-Steintyp.

Darüber hinaus wurde der thermoelektrische Betonstein vom III-Schicht-Ziegeltyp unter Verwendung des CaMnO3-TEG-Moduls hergestellt, das mit drei Schichten CAST 11 LW-, CAST 13 LW- und CAST 15 LW-Beton bedeckt war. Die chemische Zusammensetzung der Zementmörteltypen CAST 13 LW und CAST 15 LW ist in den Zusatzinformationen (Tabelle S1) dargestellt. Sie wurden zur Wärmedämmung von gießbaren Ziegeln gemäß ASTM C 401 Klasse Q für CAST 13 LW und ASTM C 401 Klasse S für CAST 15 LW verwendet. Die Zemente CAST 13 LW und CAST 15 LW hatten extrapolierte Wärmeleitfähigkeiten von 0,34 W/mK bzw. 0,58 W/mK bei einer Temperatur von 200 °C. Abbildung 4c zeigt eine schematische Darstellung thermoelektrischer Betonsteine vom III-Schicht-Steintyp. Die Anordnung des Zementmörtels für die thermoelektrischen Betonsteine erfolgte nach hohen bis niedrigen Werten der Wärmeleitfähigkeit von 0,20 W/mK bei CAST 11 LW, bis 0,34 W/mK bei CAST 13 LW und bis 0,58 W/mK bei CAST 15 LW von unten nach oben auf den Ziegeln.

Die elektrische Umwandlung des CaMnO3-TEG-Moduls und des TEG-Moduls in I-Schicht- und III-Schicht-Steinen wurde sowohl im offenen als auch im geschlossenen Stromkreis gemessen. Beim TEG-Modul ohne Wärmeisolator wurde die Unterseite des TEG-Moduls durch eine Heizplatte erhitzt. Die heißere Temperatur (TH) und die kühlere Temperatur (TC) wurden mithilfe von 4-stelligen Multimetern (KEYSIGHT Technologies, U1242C) mit der Thermoelementsonde Typ K an der Unterseite bzw. der Oberseite des Moduls gemessen. Für das TEG-Modul in I-Layer- und III-Layer-Steinen wurde die Unterseite des thermoelektrischen Betonsteins durch eine Heizplatte erhitzt. Die heißere Temperatur (TH) und die kühlere Temperatur (TC) wurden mithilfe von 4-stelligen Multimetern (KEYSIGHT Technologies, U1242C) mit der Thermoelementsonde Typ K an der Unterseite bzw. der Oberseite der thermoelektrischen Betonsteine gemessen. Der Temperaturunterschied (dT) zwischen der heißeren und der kühleren Temperatur wurde aus dT = TH-TC berechnet. Das TEG-Modul ohne Wärmeisolator und das TEG-Modul aus I-Layer- und III-Layer-Steinen wurden mit elektrischen Drähten und unteren und oberen Aluminiumelektroden für elektrische Spannungs- und Strommessungen verbunden. Für die Leerlaufmessung, wie in Abb. 9a und b dargestellt, wurde die Ausgangsspannung zwischen der unteren und oberen Elektrode des Moduls mit einem 3,5-stelligen Multimeter (KEYSIGHT Technologies, U1232A) gemessen. Der Innenwiderstand wurde auch mit einem 3,5-stelligen Multimeter (KEYSIGHT Technologies, U1232A) gemessen. Für die Messung im geschlossenen Stromkreis, wie in Abb. 9c dargestellt, wurden die externen elektrischen Widerstände an den Stromkreis angeschlossen. Die Ausgangsspannung wurde mit einem 3,5-stelligen Multimeter (KEYSIGHT Technologies, U1232A) gemessen. Der Ausgangsstrom wurde mit einem Digitalmultimeter (UNI-T, UT30A) gemessen. Alle gemessenen Daten wurden mit der Keysight Handheld Meter Logger-Software aufgezeichnet. Zur Beobachtung der Oberflächentemperaturverteilung wurde die Infrarot-Wärmebildkamera (Keysight Technologies U5856A) verwendet.

Für die Leerlaufmessung wurde die Ausgangsspannung (dV) für die Temperaturdifferenz (dT) ermittelt, um die Leerlaufspannung der thermoelektrischen Geräte zu beschreiben. Es wurden auch die elektrischen Eigenschaften thermoelektrischer Geräte bei konstant höheren Temperaturen von 100, 200 und 400 °C gemessen. Für die Messung im geschlossenen Stromkreis wurden die elektrischen Eigenschaften des thermoelektrischen Geräts anhand der IV-Kurve und der IP-Kurve charakterisiert.

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Diese Arbeit wird vom King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang unterstützt (KMITL-Doktorandenstipendium mit der ID KDS2018/007). Die Autoren möchten dem Thailand Centre of Excellence in Physics (ThEP) danken, das den COMSOL-Server bereitgestellt hat. Dieses Projekt wurde teilweise vom National Research Council of Thailand (NRCT) finanziert, Fördernummer: NRCT5-RSA63024-01.

Fachbereich Physik, School of Science, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang, Chalongkrung Road, Ladkrabang, Bangkok, 10520, Thailand

Keerati Maneesai, Sunisar Khammahong, Pongsakorn Siripoom und Chesta Ruttanapun

Forschungs- und Innovationseinheit für intelligente Materialien, School of Science, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang, Chalongkrung Road, Ladkrabang, Bangkok, 10520, Thailand

Keerati Maneesai, Sunisar Khammahong, Pongsakorn Siripoom, Chaiwat Phrompet, Chaval Sriwong und Chesta Ruttanapun

Kompetenzzentrum für intelligente Materialforschung und Innovation, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang, Chalongkrung Road, Ladkrabang, Bangkok, 10520, Thailand

Keerati Maneesai, Sunisar Khammahong, Chaiwat Phrompet, Chaval Sriwong und Chesta Ruttanapun

Thailand Centre of Excellence in Physics, Ministerium für höhere Bildung, Wissenschaft, Forschung und Innovation, 328 Si Ayutthaya Road, Bangkok, 10400, Thailand

Keerati Maneesai, Sunisar Khammahong, Chaiwat Phrompet, Chaval Sriwong und Chesta Ruttanapun

School of Physics, Institute of Science, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima, 30000, Thailand

Santi Maensiri

Department of Chemistry, School of Science, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang, Chalongkrung Road, Ladkrabang, Bangkok, 10520, Thailand

Chaval Sriwong

College of Innovation and Industrial Management, King Mongkut's Institute of Technology Ladkrabang, Chalongkrung Road, Ladkrabang, Bangkok, 10520, Thailand

Chaiwat Phrompet

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Korrespondenz mit Chesta Ruttanapun.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Maneesai, K., Khammahong, S., Siripoom, P. et al. Herstellung und thermoelektrische Umwandlung von thermoelektrischen Betonsteinen mit vergrabenem thermoelektrischem Unileg-N-Typ-CaMnO3-Modul im Inneren. Sci Rep 13, 916 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-28080-7

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Eingegangen: 11. Dezember 2021

Angenommen: 12. Januar 2023

Veröffentlicht: 17. Januar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28080-7

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Herstellung und thermoelektrische Umwandlung von thermoelektrischen Betonsteinen mit vergrabenem Unileg N