Технологические и конструкционные способы повышения надежности работы термоэлектрической генераторной батареи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат наук Симкин, Андрей Владимирович

• Симкин, Андрей Владимирович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Симкин, Андрей Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1 Термоэлектрическая генераторная батарея работающая в диапазоне температур 300 - 600 К (обзор)

1.1 Плоская (панельная) конструкция термоэлектрической батареи

1.2 Инженерный расчёт электро- и теплофизических характеристик термоэлемента

1.3 Расчёт термоэлементов с учётом температурной зависимости термоэлектрических свойств полупроводникового материала методом средних параметров

1.4 Тепловые сопротивления слоёв конструкции

1.5 Электрическое сопротивление поперечной коммутации термоэлементов

1.6 Физические основы выбора термоэлектрических материалов

1.7 Материалы ветвей термоэлементов на основе твёрдых растворов В12Те3

1.7.1 Оптимизация составов твёрдых растворов В12Те3-В128е3 генераторного назначения

1.7.2 Оптимизация составов твёрдых растворов В12Те3-8Ь2Те3 генераторного назначения

1.8 Влияние технологических процессов изготовления поликристаллических термоэлектрических генераторных материалов ветвей термоэлементов на основе твёрдых растворов В12Те3 на термоэлектрическую эффективность

1.8.1 Метод вертикальной зонной плавки

1.8.2 Метод горячего прессования

1.8.3 Метод горячей экструзии

1.9 Объёмные наноструктурированные материалы на основе теллурида висмута - перспектива значительного увеличения добротности

1.10 Механизмы определяющие надёжность работы ТЭБ

Глава 2 Получение образцов и методы исследований

2.1 Методика определения температурных зависимостей термоэлектрических свойств материалов

2.2 Подготовка образцов полупроводниковых ветвей термоэлементов

2.3 Методика измерения предела прочности материалов при деформациях на сжатие и срез. Микротвёрдость контактных поверхностей

2.4 Методика коммутации ветвей термоэлементов плазменно-дуговым напылением

2.5 Подготовка образцов термоэлектрических батарей, с использованием ветвей изготовленных разными методами

2.6 Методика измерений электрофизических характеристик термоэлектрических батарей

2.7 Методика сравнительных экспресс-испытаний термоэлектрических батарей

2.8 Методика испытаний термоэлектрических батарей на надёжность циклическим изменением температур на теплопереходах

Глава 3 Расчёт конструкции и характеристик ТЭБ методом средних параметров

3.1 Термоэлектрические свойства материалов ветвей термоэлементов на основе твёрдых растворов /7-(Bi2Te3-Bi2Se3) и />-(Bi2Te3-Sb2Te3) типов проводимости изготовленных разными способами

3.2 Расчёт основных электрофизических параметров

термоэлектрических батарей с использованием температурных

зависимостей свойств материалов ветвей

3.3 Расчет внутреннего сопротивления и омических потерь на коммутации термоэлементов

3.4 Расчет тепловых потерь на элементах конструкции

Глава 4 Зависимость эффективности преобразования и надёжности работы ТЭБ от применяемого метода изготовления материала ветвей на основе твёрдых растворов В i2Te3

4.1 Механические свойства материалов ветвей: испытания деформацией на сжатие и срез, микротвёрдость контактных поверхностей

4.2 Адгезионная прочность антидиффузионных слоёв и коммутационного покрытия нанесённого методом плазменно-дугового напыления

4.3 Электрофизические характеристики термоэлектрических батарей изготовленных с использованием разных ветвей

4.4 Сравнительные экспресс-испытания термоэлектрических батарей

4.5 Надёжность работы термоэлектрических батарей при циклическом изменении температур на теплопереходах

Основные результаты и выводы

Список использованных источников

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологические и конструкционные способы повышения надежности работы термоэлектрической генераторной батареи»

Введение

Актуальность темы

В настоящее время актуальной задачей малой энергетики является использование генерирующих установок: безопасных, не наносящих вред экологии, использующих альтернативные источники энергии. Общество заинтересовано в получении экологически чистых, удобных в обращении, максимально приближенных к потребителю, рассредоточенных теплоэлектрогенераторов не слишком большой мощности, обладающих высоким коэффициентом полезного действия (КПД) и не представляющих опасности ни для человека, ни для окружающей среды, способных максимально использовать бросовое бесполезно выделяемое тепло от сжигания любого вида топлива, геотермальных источников, а также тепловую энергию многих технологических и химических процессов. Термоэлектрические устройства генераторного типа, обеспечивающие прямое преобразование тепловой энергии в электрическую, работающие на эффекте Зеебека, удовлетворяют этим требованиям.

Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) обладают специфическими

особенностями, делающими их незаменимыми во многих случаях. К таким

особенностям относится отсутствие движущихся частей, что, в частности, допускает

использование более высоких температур цикла преобразования. Нет также

необходимости в применении высоких давлений жидкостей или газов в основной

схеме, поскольку цикл осуществляется посредством явлений, происходящих в

термоэлектрическом материале (ТЭМ). ТЭГ могут являться дополнительным

источником электрической энергии, которая может быть использована как для

внутренних потребностей, так и для передачи ее во внешнюю электрическую

цепь, в том числе для питания средств связи, аппаратуры автоматики и

телемеханики, для катодной защиты от коррозии нефтегазовых трубопроводов

в труднодоступных географических районах со сложными метеоусловиями. В

5

основном, эксплуатация ТЭГ в таких районах сопровождается резкими перепадами температуры, давления, влажности. В связи с этим особое значение для генераторов приобретают такие параметры, как максимальный ресурс работы и высокая надежность, которые зависят главным образом от качества их основного рабочего элемента - термоэлектрической батареи (ТЭБ).

Анализ технического уровня известных конструкций ТЭБ показывает их сложность и нетехнологичность в изготовлении, высокую себестоимость. Относительно низкая надежность таких изделий при длительной эксплуатации в жестких условиях постоянно меняющихся температурных режимов, а также наличие в структуре термоэлементов деформирующих напряжений, не позволяют гарантировать достаточно высокую стабильность рабочих характеристик.

При разработке конструкции подобных изделий основной задачей является создание высоконадежной монолитной генераторной батареи, конструкция которой отличается простотой технического решения с высоким ресурсом безаварийной работы в жестких температурных режимах, невысокой стоимостью и простой технологией изготовления.

Разрабатываемые в диссертационной работе принципы проектирования и изготовления термоэлектрических генераторных батарей с использованием низкотемпературных термоэлектриков твёрдых растворов В12Те3-В128е3 и В12Те3-8Ь2Тез позволяют создавать на их основе альтернативные источники энергии - генераторы использующие тепло от любых источников тепловой энергии.

С позиции физики конденсированного состояния исследование изменения

свойств низкотемпературных термоэлектриков твёрдых растворов В12Те3-В128е3

и В12Те3-8Ь2Те3 в зависимости от метода их изготовления и параметров работы

устройств с их применением позволяет понять закономерности изменения

свойств этих материалов. Это позволит создавать новые материалы с

расширенным диапазоном использования и предсказывать характер изменений

б

их свойств в зависимости от условий применения.

С точки зрения возможных практических применений результаты исследования могут быть использованы при инженерных расчётах новых конструкций ТЭБ, а так же при разработке технологий изготовления высокоэффективных, надёжных батарей панельного и радиально-кольцевого типа.

Цель работы - разработка конструкции ТЭБ, обладающей высоким КПД преобразования и надёжностью работы в диапазоне температур 300 - 600 К, при возможной постоянной смене температурных режимов работы, а также возможностью выстроить серийноспособный технологический процесс промышленного производства.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи:

1. Исследовать термоэлектрические и механические свойства производимых различными промышленными способами высокоэффективных низкотемпературных материалов на основе твёрдых растворов и-(В12Те3-В128е3) и />-(В12Те3-8Ь2Те3) типов проводимости.

2. Разработать технологию изготовления ТЭБ с применением коммутации ветвей термоэлементов высокопроизводительным методом плазменно-дугового напыления, позволяющим в едином технологическом цикле проводить плазменную очистку поверхности, напыление антидиффузионного слоя, с последующим напылением коммутационного покрытия. Подобрать технологические приёмы и режимы, обеспечивающие максимально возможную адгезионную прочность.

3. Рассчитать конструкцию и изготовить образцы ТЭБ с использованием производимых различными промышленными способами термоэлектрических материалов на основе твёрдых растворов «-(В12Те3-В128е3) и /?-(В12Те3-8Ь2Те3) типов проводимости.

4. Разработать методику испытания надёжности работы ТЭБ панельной

7

конструкции в условиях изменяющихся температурных режимов работы, провести сравнительные испытания на изготовленных образцах ТЭБ.

5. Разработать методику, позволяющую в условиях крупносерийного производства с малыми трудозатратами выявлять ТЭБ с электрофизическими параметрами несоответствующими техническим требованиям.

Научная новизна

1. Впервые проведены исследования влияния толщины барьерного слоя, формируемого плазменно-дуговым методом, на адгезию коммутационного покрытия к термоэлектрическому материалу. Установлено, что наибольшая адгезионная прочность достигается при толщине покрытий 40 -50 мкм. Дальнейшее увеличение толщины покрытий приводит к понижению адгезионной прочности, что обусловлено возрастанием термических напряжений, связанных с разностью коэффициентов термического расширения молибдена и термоэлектрического материала на основе твёрдых растворов п-(В12Те3-В128е3) и /?-(В12Те3-8Ь2Те3) типов проводимости.

2. Впервые проведены сравнительные измерения электрофизических характеристик термоэлектрических батарей с ветвями термоэлементов на основе твёрдых растворов гс-(В12Те3-В128е3) и р-(В12Те3-8Ь2Те3) типов проводимости, промышленно производимых методами зонной плавки, горячей экструзии и горячего прессования. Установлено, что наибольшую эффективность преобразования энергии имеют ТЭБ с ветвями, полученными методом зонной плавки.

3. Идентифицированы особенности изменения основных электрофизических параметров ТЭБ в зависимости от метода изготовления ветвей термоэлементов из низкотемпературных материалов на основе теллурида висмута, а также характер изменения этих параметров в процессе циклически изменяющихся механических напряжений, возникающих за счёт изменения температурных воздействий.

Практическая значимость работы

Полученные в работе экспериментальные результаты, могут быть использованы при разработке новых конструкций ТЭБ, предназначенных для использования в ТЭГ, установленных в системах рекуперации тепла двигателей внутреннего сгорания автомобилей и прочих вариантах использования бросового бесполезно выбрасываемого в атмосферу тепла, для увеличения общего показателя энергоэффективности и экономии энергоносителей.

Полученные в ходе выполнения работы результаты зарегистрированы в качестве «ноу - хау» «Способ изготовления термогенераторной батареи плоской конструкции», «Способ изготовления термогенераторной батареи радиальной конструкции»; патентов РФ на полезную модель «Алмазный режущий инструмент для резки пластин из твердых и хрупких материалов, преимущественно полупроводниковых», «Радиально-кольцевая

термоэлектрическая генераторная батарея».

Основные положения, выносимые на защиту

1. Материалы на основе твёрдых растворов и-(В12Те3-В128е3) и р-

(В12Те3-8Ь2Те3) типов проводимости, выпускаемые промышленным методом

зонной плавки имеют наибольшую, по сравнению с материалами, полученными

_2 _1

другими способами, термоэлектрическую добротность 2 - 2,95-10 К при

температуре 400 К для материала на основе твёрдого раствора В12Те3-8Ь2Те3 р_-5 _ 1

типа и 2 = 2,43-10 К при температуре 440 К для твёрдого раствора В12Те3-В128е3 «-типа.

2. Материалы на основе твёрдых растворов я-(В12Те3-В128е3) и р-(В12Те3-8Ь2Те3) типов проводимости, выпускаемые промышленным методом горячей экструзии обладают повышенной, по сравнению с материалами, полученными другими способами, механической прочностью: 139,61 МПа предел прочности при испытании на сжатие, 71 НУ микротвёрдость материала

В12Те3-8Ь2Те3 р-типа; 166,54 МПа предел прочности при испытании на сжатие, 81 НУ микротвёрдость материала В12Те3-В128е3 «-типа.

3. Методика тестирования термоэлектрических батарей генераторного и холодильного типа по отклику Хармана позволяет выявлять несоответствующие техническим требованиям термоэлектрические батареи без длительного процесса измерения вольтамперных характеристик в заданных перепадах температур.

4. Разработанный метод коммутации ТЭБ с использованием плазменно-дугового напыления позволяет изготавливать промышленным методом термоэлектрические генераторные батареи повышенной устойчивости к циклическому изменению температур на теплопереходах, конструкция которых не содержит защитного металлического чехла.

Связь работы с научными программами и темами

Диссертационная работа выполнена в Научно-образовательном центре «Керамические и композиционные материалы» Белгородского государственного национального исследовательского университета в рамках государственного контракта № 02.740.11.0399 «Проведение фундаментальных и прикладных научных исследований и совершенствование системы подготовки высококвалифицированных специалистов в рамках НОЦ «Керамические и композиционные материалы» (Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 годы), а так же совместной с ООО «ТермоЭнергия БелГУ» НИОКР по госконтракту № 8095р/12669 по теме: "Разработка конструкции термогенераторных батарей с улучшенными техническими характеристиками".

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на

международных и всероссийских научно-технических конференциях:

«Автономная энергетика; современное состояние и перспективы развития» 5-6

февраля 2014г. в Москве; 13-й Межгосударственный семинар «Термоэлектрики

ю

и их применения» 13-14 ноября 2012г. в Санкт-Петербурге, ФТИ им. А.Ф. Иоффе; 15-й Международный Форум по термоэлектричеству, 21-24 мая 2013 года, Эстония - Таллинн, а так же на выставке инноваций «International Trade Fair «Ideas-Inventins-New Products» в Нюрнберге, Германия 30.10.2010 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ; 2 свидетельства о регистрации «ноу-хау» и 2 патента РФ на полезную модель.

Личный вклад

В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат: приготовление образцов, подготовка экспериментов, получение и анализ экспериментальных данных. Определение направления исследований, формулирование задач и обсуждение результатов экспериментов осуществлялись совместно с научным руководителем д.ф.-м.н. Ховайло В.В. и д.ф.-м.н. Ивановым О.Н. Соавторы публикаций к.ф.-м.н. Бирюков A.B. и к.ф.-м.н. Репников Н.И. принимали участие в приготовлении и аттестации исследуемых образцов, а так же в обсуждении результатов экспериментов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных результатов, выводов и списка литературы из 110 наименований. Основная часть работы изложена на 166 страницах, содержит 66 рисунков, 11 таблиц, 1 приложение.

Глава 1 Термоэлектрическая генераторная батарея работающая в диапазоне температур 300 - 600 К (обзор)

1.1 Плоская (панельная) конструкция термоэлектрической батареи

Термоэлектрогенераторы по принципу действия представляют собой тепловые машины, в которых рабочим телом является электронный газ полупроводника, преобразующий тепловую энергию в электрическую (рис. 1).

При наличии градиента температуры вдоль проводника электроны на горячем конце приобретают более высокие скорости и в результате появляется поток электронов от горячего конца к холодному; на холодном конце накапливается отрицательный заряд, а на горячем остается некомпенсированный положительный заряд. Накопление продолжается до тех пор, пока возникшее падение потенциала не создает встречный поток электронов, равный первичному потоку, вызванному различием тепловых скоростей. Разность таких падений потенциалов в двух ветвях, образующих термоэлемент, и обусловливает возникновение термоЭДС [1].

один термоэлемент состоит из полупроводниковой ветви п - типа и ветви р-типа проводимости

теплоотвод -^^^-холодная ^^ теплоотвод п - тип теллурнд ■ сторона 9 р - тип теллурнд

висмута \ поток электронов т $ ф - / висмута поток дырок i

подводжмое тепло

подводимое тепло

нагрузка

Рисунок 1 - Схематическое представление эффекта Зеебека

Основными узлами ТЭГ являются источники тепла, собственно ТЭБ, устройство для съема тепла (холодильник) и несущая конструкция,

обеспечивающая необходимую прочность всей конструкции и надежность ее работы.

Основа ТЭБ - термоэлементы (рис. 1 и 3), которые состоят из двух ветвей (термостолбиков), изготовленных из полупроводниковых сплавов р- и «-типов проводимости. Ветви соединяются в последовательную электрическую цепь металлическими шинами, места контактов ветвей с шинами называются спаями. В ветви р-типа проводимости ток движется от "горячего" спая к "холодному", в ветви и-типа направление тока обратное. Теплопереходы одновременно служат электроизоляторами, препятствуя замыканию электрической цепи через корпус.

Горячая сторона

Рисунок 2 - Классическая конструкция панельной генераторной батареи в

разрезе [2]

Представленная на рис. 2 конструкция ТЭБ - наиболее простая. Возможны (и применяются на практике) также другие конструкции, где показанные элементы комбинируются, образуя последовательно-параллельные цепи по теплу и электричеству. Например, каждая ветвь может состоять из нескольких различных материалов (сегментирование), а термоэлементы устанавливаться друг на друга таким образом, чтобы последовательно пропускать через себя тепло (каскадирование). Ветви термоэлементов, шины, теплопереходы могут быть не только плоскими, но и иметь другую форму, в частности цилиндрическую или сферическую.

ТЭБ классифицируются по источникам тепла, по назначению, по рабочим температурам, по типу геометрии и конструкции термобатарей. Все классификации имеют как положительные, так и отрицательные стороны, и ни одна из них не дает достаточно четкого деления ТЭБ по типам, так как большинство принципов конструирования сохраняется у батарей самых разных мощностей, назначений и конструкций [3].

Широко известны различные конструкции ТЭБ, основными из которых являются: плоская (панельная) (рис. 2), радиально-кольцевая, шаровая, короткозамкнутая [1]. Вне зависимости от типа конструкции ТЭБ к ним неизменно предъявляется ряд основных требований - ТЭБ должны:

- быть компактными;

- аккумулировать по возможности большую часть подведенного к ней тепла;

- обладать максимально возможным КПД;

- обладать необходимой механической прочностью и химической стойкостью в условиях большого градиента температур в течение максимально длительного времени;

- обладать технологичностью изготовления, т.е. технология должна допускать механизацию процесса изготовления при низких материальных и трудозатратах.

Панельная ТЭБ (рис. 2) представляет собой плоскую конструкцию прямоугольной или квадратной формы, набранную из последовательно или параллельно соединенных полупроводниковых термоэлементов. В этой конструктивной схеме могут использоваться различные источники тепла: промышленные процессы с тепловыделяющими технологиями, сжигание любого вида топлива, в том числе мусора, распад изотопов, геотермальные воды, солнечная энергия, тепло выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания и так далее.

Горячие спаи панельной ТЭБ чаще всего нагревают теплоносителем -насыщенным паром, жидким металлом и т.д. В этом случае теплоноситель прокачивается в плоских теплопроводах, если они не имеют электроизоляционного покрытия, то на спаи ТЭБ наносят изоляцию чаше всего в виде керамических пластин. При использовании солнечной энергии электроизоляция не нужна.

Положительная сторона панельных ТЭБ - почти идеальное использование поверхности нагрева за счет плотного ее заполнения термоэлементами. Даже в случае разнесенных термоэлементов коэффициент заполнения сечения батареи термоэлектрическим материалом не снижается. Панельные ТЭБ очень удобны в изготовлении, технология их сборки проста и поддается, как правило, механизации. Наиболее удобна эта схема при создании генераторов большой мощности, так как она позволяет создать компоновку большого числа панельных термобатарей с минимальными тепловыми и электрическими потерями всего устройства.

К недостаткам панельной схемы надо отнести: недостаточно высокие коэффициенты теплопередачи от источника тепла к термобатареи от последней к холодильнику; трудность создания надежного теплового контакта между материалами теплопроводов и изоляцией, особенно если площадь нагрева термобатареи велика и значительно число слоев материалов, отличающихся друг от друга по своим термическим, электрическим, механическим и прочим свойствам [3,4].

Панельная схема, учитывая ее многочисленные положительные стороны -одна из основных в термоэлектрогенераторостроении.

При проектировании ТЭГ проводят оптимизационные расчеты, цель

которых - выбор конструкции и геометрических размеров отдельных ТЭБ

таким образом, чтобы удовлетворить некоторым условиям оптимальности,

например, обеспечить максимум электрической мощности или КПД, минимум

массы или габаритов и т.п. Расчет характеристик ТЭБ и выбор оптимальной

15

конструкции ведётся с учетом зависимости свойств ТЭМ от температуры (т.е. нелинейности дифференциальных уравнений тепло- и электропереноса), неизотермичности поверхностей нагрева и охлаждения, взаимозависимости теплового и электрического режимов, связи термоэлектрического преобразователя с источником тепла и холодильником. Для обеспечения надежности длительной работы ТЭБ необходимо учитывать химическое взаимодействие материалов, особенно полупроводника с конструкционными материалами. Все эти трудности в конкретных конструкциях ТЭГ разрешаются или обходятся с помощью различных конструкторских и технологических приемов [5].

1.2 Инженерный расчёт электро- и теплофизических характеристик термоэлемента

Рассмотрим на примере полупроводникового термоэлемента, работающего в режиме генератора (рис. 3), основные процессы, протекающие в термоэлектрической цепи.

АМАл

Рисунок 3 - Термоэлемент ТЭБ в перепаде температур

Электрическая цепь состоит из р- и «-ветвей термоэлемента (обладающих

разными знаками коэффициента термоЭДС), коммутационных пластин

горячего и холодного спаев и активной нагрузки Я, в которой происходит

потребление выделяемой термоэлементом электрической мощности. Для

16

упрощения будем считать равными нулю переходные сопротивления в местах спаев ветвей термоэлемента с металлическими пластинами, а также сопротивление токоведущих проводов.

При наличии источника тепла, нагревающего горячие спаи термоэлемента тепловым потоком ()г до температуры Тг, и системы, рассеивающей тепло с холодных спаев, поддерживаемых при температуре Тх, в случае разомкнутой цепи Я = оо между спаями стационарно устанавливается разность температур Л Т. В этом случае тепловой поток, проходящий через термоэлемент, можно записать как

где Бп, 1Р, 1п и хР, Хп — соответственно площади поперечного сечения, длины и коэффициенты теплопроводности р- и п-ветвей.

Разность температур на спаях термоэлемента вызывает термодиффузию носителей, в результате чего горячие спаи ветвей обедняются соответственно электронами и дырками, которые концентрируются на холодных спаях. Нарушение электрической нейтральности создает поле, направленное от холодных участков к горячим, которое препятствует дальнейшей термодиффузии носителей.

Это поле и есть термоЭДС Е, возникающая на концах разомкнутой цепи термоэлемента. ТермоЭДС пропорциональна разности температур и разности коэффициентов термоЭДС каждой ветви. Таким образом, наибольшая величина термоЭДС при заданных величинах (Тг - Тх) будет при разноименных знаках коэффициентов термоЭДС а ветвей, что и обусловливает применение р- и п-ветвей термоэлемента:

(1)

Е = (ар - ап) Л Т,

(2)

Для упрощения записи формул далее будем пользоваться представлением термоЭДС ар- и «-ветвей с одним знаком, как это наиболее часто встречается в литературе.

Подключив к термоэлементу внешнюю нагрузку Я, образуется электрическая цепь, в которой источником электропитания служит ЭДС термоэлемента, а потребителем электроэнергии - нагрузка Я и внутреннее сопротивление термоэлемента г. Сила тока в цепи определяется следующим выражением:

/ = _Е_=(а,+а.)АГ

Я+г Я+г

где

(4)

п р

- полное сопротивление ветвей термоэлемента. При этом падение напряжения на нагрузке

и = т = —. (5)

Я + г У

И наконец, полезная электрическая мощность в цепи нагрузки

П

IV = Ш = -- • (6)

(Я + г)2 КО)

Внутреннее сопротивление г термоэлемента определяется сопротивлением ветвей гр и гп, а так же коммутации гк:

г = гр+гп+гк- (7)

Если выразить сопротивление коммутации (подробнее о которой пойдёт речь в разделе 1.5) в виде относительной величины

(8)

г + г

р "

и ввести величину

М = - (9)

г

- относительная электрическая нагрузка, то сопротивление термоэлемента (7) можно представить выражением [3]:

г =

Г I I Л

V

(1 + *0- (Ю)

Пользуясь заменами, введёнными в (8) и (9) получим формулы (3), (5), (6) в виде, наиболее часто используемом при расчёте ТЭБ [1,3-7]:

Е

~~7л-дТл ' О1)

г{ 1 + М) М

и =-Е, (12)

1+ М У

М Е2 (сс+ап)2&Т

ж = ш =

(1 + М)2 г

v

С[ + тр)

(13)

Из формулы (13) прекрасно видна зависимость полезной электрической мощности от геометрических размеров полупроводниковых ветвей, свойств ТЭМ и перепада температур на ветвях.

Величина Е /г представляет собой максимальную электрическую мощность, вырабатываемую в цепи термоэлектрической батареи, когда сопротивление этой цепи минимально, т.е. Я—>0. Этот случай соответствует режиму короткого замыкания [3].

Величина М / (1+М)2 учитывает уменьшение электрической мощности за счёт необратимых джоулевых потерь на внутреннем сопротивлении термоэлементов. Потери тепла, обусловленные конечной величиной теплопроводности термоэлектрических материалов, и джоулевы потери составляют основные источники необратимых потерь в реальной конструкции термоэлектрической батареи [3].

Чтобы рассмотреть работу термоэлемента с термодинамической точки зрения, необходимо выразить перепад температур и его размеры через тепловые потоки в термоэлементе. В отсутствие тока, т. е. в режиме ЭДС или холостого хода 1=0, поток тепла, проходящего через термоэлемент, в предположении адиабатической теплоизоляции боковых его сторон будет определяться только теплопроводностью обоих ветвей. Примем для упрощения равность их высоты I = 1р = /„. Согласно закону Фурье, для одномерного случая при перепаде температур:

04)

При наличии тока в объеме обоих ветвей выделяется тепло Джоуля

, (а+ап)2АТ2

а удельное тепловыделение в единице объема qv=j р, где у - плотность тока. Теплоты Пельтье

0!п =(аР+ССп)г1ТП

(16)

поглощаются или выделяются на спаях термоэлемента и непосредственного влияния на распределение температур по длине термоэлемента не оказывают

[3].

Теплота Томсона в рассматриваемом случае, когда свойства, а следовательно, и коэффициент термоЭДС постоянны и не зависят от температуры, равна нулю. С учетом этого распределение температур, включая и общий перепад, будет определяться только теплопроводностью и джоулевым тепловыделением. Для этого случая распределение температур по длине любой ветви термоэлемента будет определяться дифференциальным уравнением

а2т а„

-7Т + — = ° (17)

Ф X

Решая его при граничных условиях т\ у=0 =ТГ и ТI У=1 = Тх получаем выражение для удельного теплового потока в любом сечении термоэлемента

[3]:

ау х ч/2

(18)

v 1

где первый член - удельный тепловой поток, определяемый теплопроводностью Х- Переходя от удельных тепловых потоков к тепловым потокам, можно записать

(19)

Таким образом, при наличии тока, т. е. внутреннего тепловыделения, от горячего спая (при у = 0) отводится поток тепла [3]:

О' =0 --О ,

х^Х х-'Х 2 ]

а к холодному спаю (при у = I) подводится поток тепла [3]:

(20)

(21)

Перепад температур на термоэлементе можно определить по формуле [3]:

ДГ = {

!гд(у)с!у ях1 д„1

( ,.2

+ -

X

X X

21 2

\

X

(22)

Отсюда следует, что перепад температур между спаями термоэлемента определяется только теплом, передаваемым теплопроводностью материалов при отсутствии тока. Наличие внутреннего равномерного тепловыделения за счет джоулевого тепла не влияет на этот перепад, хотя и уменьшает количество тепла, отводимого от горячего спая. Следует отметить, что данная закономерность справедлива только для случая равномерного тепловыделения по объему ветвей [3].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Симкин, Андрей Владимирович, 2014 год

Список использованных источников

1. Поздняков, Б. С. Термоэлектрическая энергетика [Текст] / Б. С. Поздняков, Е. А. Коптелов - М.: Атомиздат, 1974. - 263 с.

2. Шостаковский, П. Термоэлектрические источники альтернативного электропитания [Текст] / П. Шостаковский // Компоненты и технологии. -2010.-№12.-С. 131 - 138.

3. Охотин, А. С. Термоэлектрические генераторы [Текст] / А. С. Охотин, А. А. Ефремов, В. С. Охотин, A.C. Пушкарский. - М.: Атомиздат, 1971. -288 с.

4. Иорданишвили, Е. К. Термоэлектрические источники питания [Текст] / Е. К. Иорданишвили. - М.: Советское радио, 1968. - 184 с.

5. Марченко, О. В. Методы расчета термоэлектрических генераторов [Текст] / О. В. Марченко, А. П. Кашин, В. И. Лозбин, М. 3. Максимов. -Новосибирск: Наука, 1995. - 222 с.

6. Манасян, Ю. Г. Судовые термоэлектрические устройства и установки [Текст] / Ю. Г. Манасян. - Л: Судостроение, 1968. - 284 с.

7. Бурштейн, А. И. Физические основы расчёта полупроводниковых термоэлектрических устройств [Текст] / А. И. Бурштейн. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1962. - 135 с.

8. Вихор, JI. Н. Экструзия как метод изготовления функционально-градиентных термоэлектрических материалов [Текст] / Л. Н. Вихор, В. В. Разиньков, М. В. Рынжук. // Термоэлектричество. - 2009. - №4. - С. 74 -77.

9. Вихор, Л. Н. Функционально-градиентные термоэлектрические материалы и термоэлементы на их основе [Текст] / Л. Н. Вихор. // Термоэлектричество. - 2005. - №1. - С. 7 - 22.

10. Вихор, JI. Н. Компьютерное проектирование термоэлектрических генераторных модулей [Текст] / Л. Н. Вихор // Термоэлектричество. -2005.-№2. -С. 62-70.

11. Кузь, Р. В. Компьютерное моделирование термоэлектрического однокаскадного генераторного модуля [Текст] / Р. В. Кузь, М. Н. Струтинский. // Термоэлектричество. - 2010. - №3. - С. 22 - 28.

12. Анатычук, Л. И. Проектирование и технология генераторных модулей из секционных термоэлементов на основе Bi-Te [Текст] / Л. И. Анатычук, Л. Н. Вихор И. Ю. Лудчак, И. С. Термена. // Термоэлектричество. - 2010. -№1. - С. 62-73.

13. Коржуев, М. А. Неоднородные ветви в термоэлектрических генераторах, холодильниках и нагревателях [Текст] / М. А. Коржуев, Л. Д. Иванова, Л. И. Петрова. // Термоэлектричество. - 2007. - №4. - С. 34 - 41.

14. Mahan, G. D. Inhomogeneous Thermoelectrics [Text] / G. D. Mahan. // J. Appl. Phys. - Vol. 70. - No 8. - 1991. - P. 4551 - 4554.

15. Helmers, L. Graded and Stacked Thermoelectric Generators -Numerical Description and Maximization of Output Power [Text] / L. Helmers, E. Muller, J. Schilz, W. A. Kaysser. // Mat. Science and Engineering B. - Vol. 56. - 1998.-P. 60-68.

16. Анатычук, Л. И. Компьютерное проектирование каскадных модулей для генератоов [Текст] / Л. И. Анатычук, Л. Н. Вихор. // Термоэлектричество. -2002.-№4.-С. 19-27.

17. Савченко, Л. О. Исследование надёжности многоэлементного термоэлектрического модуля методом компьютерного моделирования [Текст] / Л. О. Савченко. // Термоэлектричество. - 2008. - №4. - С. 70 -72.

18. Гольцман, Б. М. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе В12Те3 [Текст] / Б. М. Гольцман, В. А. Кудинов, И. А. Смирнов. -М.: Наука, 1972.-320 с.

19. Буджак, Я. С. К вопросу об эффективности термоэлектрических материалов [Текст] / А. В. Буджак, А. А.Дружинин, А.И. Раренко // Термоэлектричество. - 2003. - № 2. - С. 26 - 29.

20. Голдсмид, X. Д. Влияние закона рассеяния на максимум коэффициента Зеебека [Текст] / X. Д. Голдсмид // Термоэлектричество. - 2006. - № 2. -С. 5 - 9.

21. Кавей, Г. Изготовление термоэлемента р-типа (В^^Ьолб^Тез для термоэлектрического модуля с рабочим диапазоном в области комнатных температур [Текст] / Г. Кавей, А. А. Хашачи // Термоэлектричество. -2005. -№3,- С. 39-45.

22. Шевельков, А. В. Химические аспекты создания термоэлектрических материалов [Текст] / А. В. Шевельков. // Успехи химии. - 2008. - Т. 77. -№1. - С. 3 - 21.

23. Гольцман, Б. М. Проблема термоэлектрических материалов. Соединения на основе теллурида висмута - современные промышленные материалы для термоэлектрических охладителей и генераторов [Текст] / Б. М. Гольцман // Термоэлектрическое охлаждение: Текст лекций. / Под общ. ред. Л. П. Булата - СПб.: СПбГУНиПТ, 2002. - 147 с.

24. Синани, С. С. Твердые растворы В12Тез-В128ез как материал для термоэлементов [Текст] / С.С. Синани, Г.Н. Гордякова // ЖТФ. - 1956. -Т. 26. - №10. - С. 2398 - 2399.

25. Шмелев, Г. И. Материалы для термоэлементов на основе трехкомпонентных интерметаллических соединений [Текст] / Г. И. Шмелев//ФТТ. - 1958. - Т.1. - №1. - С. 63-67.

26. Коржуев M. А. Об устойчивости меди в халькогенидах висмута и сурьмы [Текст] / М. А. Коржуев, JI. Д. Иванова, Ю. В. Гранаткина. // Термоэлектричество. - 2007. - №3. - С. 82 - 87.

27. Соколов О. Б. Легирование твёрдых растворов Bi2(Te,Se)3 органическими соединениями содержащими галоид [Текст] / О. Б. Соколов, С. Я. Скипидаров, Н. И. Дуванков. // Термоэлектричество. - 2003. - №3. - С. 50 -59.

28. Коржуев, М. А. Изменение параметров ветвей термоэлементов на основе халькогенидов висмута и сурьмы при интеркаляции подвижной меди [Текст] / М. А. Коржуев, Л. Д. Иванова. // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32. - № 2. - С. 79-83.

29. Соколов, О. Б. Химические реакции и термоэлектрические свойства на разрезе Bi2Te3-Bi2Se3 [Текст] / О. Б. Соколов, С. Я. Скипидаров, Н. И. Дуванков, Г.Г. Шабунина. // Термоэлектричество. - 2005. - №2. - С. 79 -86.

30. Прокофьева, Л. В. Оптимальный состав твёрдого раствора Bi2Te3^Se^ для «-ветви термогенератора [Текст] / Л. В. Прокофьева, Д. А. Пшенай-Северин, П. П. Константинов, А. А. Шабалдин. // ФТП. - 2009. - Т. 43. -№8.-С. 1009- 1012.

31. Гольцман, Б. М. Механизм формирования текстуры и её влияние на прочность термоэлектрика р-В^^Ь^Тез [Текст] / Б. М. Гольцман, В. А. Кутасов, Л. Н. Лукьянова. // ФТТ. - 2009. - Т. 51. - № 4. - С. 706 - 708.

32. Копыл, А. И. Термоэлектрические свойства легированного свинцом материала p-(Bi2Te3)o.25(Sb2Te3)o.72(Bi2Se3)o.o3 с избытком теллура [Текст] / А. И. Копыл, И. И. Павлович, И. С. Термена. // Термоэлектричество. -2007.-№1.-С. 38 -43.

33. Сабо, Е. П. Технология халькогенных термоэлементов. Физические основы. Синтез [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество. - 2003. - №4.

- С. 60 - 70.

34. Kuznetsov, А. V. Investigation into the relationship between the properties of the source and pressed thermoelectric materials [Text] / A. V. Kuznetsov, S. D. Letyuchenko, V. V. Motskin. // Journal of Thermoelectricity. - 2002. - No. 2. -P. 43 -48. «

35. Штерн, Ю. И. Исследование электрофизических свойств и определение механизмов тепло- и электропроводности в термоэлектрических материалах на основе Bi2Te3 [Текст] / Ю. И. Штерн. // Материалы электронной техники. - 2008. - №2. - С. 73 - 77.

36. Лукьянова, Л. Н. Термоэлектрическая эффективность в твёрдых растворах р-типа на основе халькогенидов висмута и сурьмы при температурах выше комнатной [Текст] / Л. Н. Лукьянова, В. А. Кутасов, П. П. Константинов, В.В. Попов. // ФТТ. - 2010. - Т. 52. - № 8. - С. 1492

- 1497.

37. Лукьянова, Л. Н. Влияние анизотропии рассеяния носителей заряда на термоэлектрические свойства твёрдых растворов (Bi,Sb)2(Te,Se,S)3 [Текст] / Л. Н. Лукьянова, В. А. Кутасов, П. П. Константинов, В.В. Попов. // ФТТ. - 2008. - Т. 50. - № 4. - С. 577 - 582.

38. Драбкин, И. А. Способы получения термоэлектрических материалов на основе теллурида висмута, их сравнительная характеристика [Текст] / И. А. Драбкин // Термоэлектрическое охлаждение: Текст лекций. / Под общ. ред. Л. П. Булата - СПб.: СПбГУНиПТ, 2002. - 147 с.

39. Сабо, Е. П. Технология халькогенных термоэлементов. Физические основы. Кристаллизация [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество. -2004.-№1.-С. 58-72.

40. Старк, И. К. Влияние чистоты исходных компонентов на термоэлектрические свойства твёрдого раствора Bi2Te2;88Se0)i2 [Текст] / И. К. Старк, С.Н. Чижевская // Электронная техника. - Сер. 6. Материалы. -1981.-№11. -С. 63-69.

41. Копыл, А. И. Некоторые особенности выращивания слитков халькогенидов Bi, Sb методом зонной перекристаллизации [Текст] / А. И. Копыл, И. И. Павлович, А. И. Сердюк. // Термоэлектричество. - 2004. -№2. - С. 38 - 46.

42. Strutynska, L. Т. Vibration effect on the homogeneity of Bi2Te3 based thermoelectric materials grown by vertical zone melting technique. [Text] / L. T. Strutynska. // Journal of Thermoelectricity. - 2012. - No. 4. - P. 53 - 58.

43. Сабо, E. П. Технология халькогенных термоэлементов. Физические основы. Горячее прессование [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество.

- 2005. - №3. - С. 52-69.

44. Сабо, Е. П. Технология халькогенных термоэлементов. Физические основы. Прессование [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество. - 2005.

- №1. - С. 50-63.

45. Кавей, Г. Влияние температуры спекания на свойства порошкообразного термоэлектрического соединения (Bio.25Sbo.75)2Te3, спеченного при различных температурах [Текст] / Г. Кавей, Б. Али-Нейад, К. Ш. Кахраманов, А. Каземзаде и М. А. Карами. // Термоэлектричество. -2008.-№3,-С. 32-38.

46. Михальченко, В. П. Рентгенографическое и электронномикроскопическое исследование текстур в горячепрессованных компактах на основе Bi2Te3 [Текст] / В.П. Михальченко, З.П. Цалый. // Термоэлектричество. - 2005. - № 2. - С. 87 -88.

47. Сабо, Е. П. Технология халькогенных термоэлементов. Физические основы. Экструзия [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество. - 2006. -№1. - С. 45-66.

48. Лаврентьев, М. Г. Теоретическое и экспериментальное исследование формирования структуры термоэлектрического материала на основе твердых растворов (ЕН, 8Ь)2Те3, полученного методом горячей экструзии [Текст] / М. Г. Лаврентьев, В. Б. Освенский, М.В. Меженный, А.И. Простомолотов, В.Т. Бублик, Табачкова Н.Ю. // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». -СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 94 - 99.

49. Соколов, О. Б. Особенности пластической деформации и диффузионных процессов при горячей экструзии и-В12(Те,8е)3 и /?-(В1,8Ь)2Те3 [Текст] / О. Б. Соколов, С. Я. Скипидаров, Н. И. Дуванков. // Термоэлектричество. -2004.-№1.-С. 51-57.

50. Анатычук, Л. И. Термоэлектрические генераторы на жидком и газообразном топливе. Современное состояние и перспективы [Текст] / Л. И. Анатычук, В. Я. Михайловский. // Термоэлектричество. - 2007. - №4. -С. 9-25.

51. Булат, Л. П. О пределе термоэлектрической добротности в объёмных нанокристаллических структурах на основе теллурида висмута [Текст] / Л. П. Булат, Д. А. Пшенай-Северин, В. В. Каратаев, В. Б. Освенский, Ю. Н. Пархоменко, И. А. Драбкин, Г. И. Пивоваров, В. Т. Бублик, Н. Ю. Табачкова. // Доклады XII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». - СПб.: ПИЯФ РАН, 2010. - С. 41 -46.

52. Булат, Л. П. Энергетическая фильтрация носителей тока в наноструктурированном материале на основе теллурида висмута [Текст] / Л. П. Булат, И. А. Драбкин, В. В. Каратав, В. Б. Освенский, Ю. Н.

Пархоменко, Д. А. Пшенай-Северин, Г. И. Пивоваров, Н. Ю. Табачкова. // ФТТ. - 2011. - Т.53. -№1. - С. 563 -568.

53. Булат, Л. П. Влияние туннелирования на термоэлектрическую эффективность объемных наноструктурированных материалов [Текст] / Л.П. Булат, Д.А. Пшенай-Северин. // ФТТ. - 2010. - Т.52. - №3. - С. 452 -458.

54. Булат, Л. П. Влияние рассеяния на границах на теплопроводность наноструктурированного полупроводникового материала на основе твердого раствора В1х8Ь2-хТе3 [Текст] / Л. П. Булат, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев , В. Б. Освенский, Д. А. Пшенай-Северин. // ФТТ. - 2010. - Т.52. - №9. - С. 1712-1716.

55. Кульбачинский, В. А. Термоэлектрические свойства нанокомпозитов теллурида висмута с фуллеренами [Текст] / В. А. Кульбачинский, В. Т. Кытин, В. Д. Бланк, С. Т. Буга, М. Ю. Попов. // ФТП. - 2011. - Т.45. - №9. -С. 1241 - 1245.

56. Абрютин, В. Применение нанотехнологий для создания высокоэффективных термоэлектрических материалов [Текст] / В. Абрютин, С. Нестеров, В. Романько, А. Холопкин. // Наноматериалы. -2010.-№1. - С. 24-26.

57. Бублик, В. Т. Объёмный наноструктурированный термоэлектрический материал на основе(В1,8Ь)2Те3, полученный методом искрового плазменного спекания (8Р8) [Текст] / В. Т. Бублик, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев, М. Г. Лаврентьев, В. Б. Освенский, Л. П. Булат, Г. И. Пивоваров, А. И. Сорокин, Н. Ю. Табачкова. // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». -СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 70- 75.

58. Бублик, В. Т. Структура и термоэлектрические свойства объёмного материала на основе (В1,8Ь)2Те3, полученного из смеси нано- и

микрокомпонентов методом SPS [Текст] / В. Т. Бублик, И. А. Драбкин, В. Б. Освенский, Г. И. Пивоваров, А. И. Сорокин, Н. Ю. Табачкова. // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». - СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 76 - 80.

59. Пивоваров, Г. И. Влияние агрегирования нанопорошков на свойства консолидированных термоэлектрических материалов [Текст] / Г. И. Пивоваров, В. Д. Бланк, В. Т. Бублик, JI. П. Булат, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев, В. Б. Освенский, В. М. Прохоров, А. И .Сорокин, Н. Ю. Табачкова. // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». - СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 94 -99.

60. Иванова, Л. Д. Спинингование расплава - перспективный метод получения материалов твёрдого раствора теллуридов висмута и сурьмы [Текст] / Л. Д. Иванова, Л. И. Петрова, Ю. В. Гранаткина, В. Г. Леонтьев, А. С. Иванов, С. А. Варламов, Ю. П. Прилепо, А. М. Сычев, А. Г. Чуйко, И. В. Башков. // Термоэлектричество. - 2013. - № 1. - С. 34 - 44.

61. Булат, Л. П. Исследование возможностей увеличения термоэлектрической эффективности в наноструктурированных материалах на основе Bi2Te3-Sb2Te3 [Текст] / Л. П. Булат, В. Б. Освенский, Ю. Н. Пархоменко, Д. А. Пшенай-Северин. // ФТТ. — 2012. — Т.54. - №11. - С. 2036 - 2042.

62. Иванова, Л. Д. Термоэлектрические свойства материалов твердого раствора теллуридов висмута и сурьмы в зависимости от режимов спиннингования расплава [Текст] / Л. Д. Иванова, Л. И. Петрова, Ю. В. Гранаткина, В. Г. Леонтьев, А. С. Иванов, С. А. Варламов, Ю. П. Прилепо, А. М. Сычев, А. Г. Чуйко, И. В. Башков. // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». -СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 60 - 64.

63. Снарский, А. А. Термоэлектрическая добротность объемных наноструктурированных композитов с распределенными параметрами [Текст] / А. А. Снарский, А. К. Сарычев, И. В. Безсуднов, А. Н. Лагарьков // ФТП. - 2012. - Т.46. - №5. - С. 677 - 683.

64. Poudel, В. High-Thermoelectric Performance of Nanostructured Bismuth Antimony Telluride Bulk Alloys [Text] / B. Poudel, Q. Hao, Y. Ma, Y. Lan, A. Minnich, B. Yu, X. Yan, D. Wang, A. Muto, D. Vashaee, X. Chen, J. Liu, M. S. Dresselhaus, G. Chen, Z. Ren. // Science. - 2008. - 10.1126. - 1156446.

65. Сабо, E. П. Механизмы, определяющие ресурсные возможности термоэлектрических преобразователей [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество. - 2006. - №2. - С. 61 - 73.

66. Соколова, В. М. Расчет ресурсной стабильности низкотемпературных термобатарей [Текст] / В. М. Соколова, Л. Д. Дудкин, В. А. Мазур. // Гелиотехника. - 1978. - № 5. - С. 7 - 10.

67. Ащеулов, А. А. Некоторые особенности изготовления термоэлектрических модулей Пельтье повышенной надёжности на основе кристаллов Bi-Te-Se-Sb [Текст] / А. А. Ащеулов, И. С. Романюк // Термоэлектричество. - 2004. - №3. - С. 70 - 79.

68. Громов, Г. Г. Комплексный метод контроля качества конструкции и эксплуатационных надёжности термоэлектрических модулей в составе оптоэлектронных приборов [Текст] / Г. Г. Громов, И. А. Драбкин, Л. Б. Ершова // Термоэлектричество. - 2004. - №2. - С. 63 - 73.

69. Pustovalov, A. A. CATEG based power sources for autonomous automated systems and technical facilities controlling the state of gas mains and the work of gas wells [Text] / A. A. Pustovalov, V. V.Gusev, L. P.Nebera., M. I. Pankin, N. N. Rybkin, Yu. P. Prilepo // Journal of Thermoelectricity. - 1998. - No. 4. -P. 65-71.

70. Termena, I. S. Thermoelectric generator module with heat-exchanger for operating temperatures 30 - 300 °C [Text] / I. S. Termena, I. I. Golovko, O. S. Pynzaru, R. I. Kasijan. // Journal of Thermoelectricity. - 2002. - No. 2. - P. 83 - 86.

71. Михайловский, В. Я. Термоэлектрический генератор тепловой и электрической энергии [Текст] / В. Я. Михайловский. // Термоэлектричество. - 2004. - №2. - С. 87-93.

72. Anatychuk, L. I. The energy and economic parameters of Bi-Te based thermoelectric generator modules for waste heat recovery [Text] / L. I. Anatychukl, R. V. Kuz, J. D. Hwang. // Journal of Thermoelectricity. - 2012. -No. 4.-P. 73 -79.

73. Железняк, А. Г. Экспериментальное исследование возможности использования ультразвуковой дефектоскопии для неразрушающего контроля качества низкотемпературных генераторных материалов [Текст] / А. Г. Железняк, А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников. // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». - СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 160 - 169.

74. Гречко, Н. И. Исследование и разработка антисублимационных покрытий для защиты среднетемпературных термоэлектрических материалов [Текст] / Н. И. Гречко, А. В. Ковырзин, С. О. Бабикян, В. Г.Суровцев, А. X. Снапян, Г. И. Бутова. // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». -СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 160 - 169.

75. Анатычук, JI. И. Термоэлектрические модули для генераторов на газовом органическом топливе [Текст] / JI. И. Анатычук, Е. И. Антонюк, В. Я. Михайловский, О. Я. Лусте, Л. Н. Вихор, И. С. Термена. // Термоэлектричество. - 2006. - № 4. - С. 55 - 72.

76. Анатычук, JI. И. Установка для измерения свойств термоэлектрического материала [Текст] / Л. И. Анатычук, Н. В. Гаврилюк, В. В. Лысько. // Термоэлектричество. - 2010. - №3. - С. 43 - 51.

77. Zaparov, S. Г. Influence of various Bi2Te3 cutting methods on the properties of thermoelectric cooling modules [Text] / S. F. Zaparov, A. V. Satygo. // Journal of Thermoelectricity. - 2002. - No. 4. - P. 57 - 59.

78. Нимчук, В. В. Высокопроизводительный станок для резания термоэлектрических материалов [Текст] / В. В. Нимчук, С. Ф. Запаров, А. В. Сатыго. // Термоэлектричество. - 2008. - № 1. - С. 57 - 63.

79. Готра, 3. Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник [Текст] / 3. Ю. Готра. - М.: Радио и связь, 1991. - 528 с.

80. Симкин, А. В. Влияние состояния контактной поверхности на адгезионную прочность коммутационных слоев термоэлементов на основе экструдированного теллурида висмута [Текст] / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов. // Термоэлектричество. - 2012. - № 2. - С. 13 - 19.

81. Алиева, Т. Д. Влияние удельного сопротивления ветей и сопротивления переходных контактов на термоэлектрические свойства термоэлементов [Текст] / Т. Д. Алиева, Н. М. Ахундова, Д. Ш. Абдинов // Изв. АН СССР. Неорган, материалы. - 1997. - Т. 33 - № 1. - С. 27 - 35.

82. Освенский, В. Б. Изучение структуры антидиффузионного покрытия Ni-Р на термоэлектрических материалах Bi-Te-Se и Bi-Te-Sb и механизмов нарушения их адгезии [Текст] / В. Б. Освенский, В. В.Каратаев, Н. В. Малькова, В. Б. Уфимцев, В. Т. Бублик, Ю. В. Гостев, Т. Б. Сагалова, Н. Ю. Табачкова // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования - 2001. - №10. - С. 36 - 39.

83. Освенский, В. Б. Дифрактометрическое изучение структурных механизмов нарушения адгезии антидиффузионного покрытия никеля на

термоэлектрических материалах ВьТе-Бе [Текст] / В. Б. Освенский, В. В.Каратаев, Н. В. Малькова, В. Б. Уфимцев, В. Т. Бублик, Ю. В. Гостев, Т. Б. Сагалова, Н. Ю. Табачкова // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования - 2001. - №3. - С. 95 - 98.

84. Освенский, В. Б. Изучение структурных механизмов - нарушения адгезии антидиффузионного покрытия никеля на ТЭМ Вь8Ь-Те [Текст] / В. Б. Освенский, В. В.Каратаев, Н. В. Малькова, В. Б. Уфимцев, В. Т. Бублик, Ю. В. Гостев, Т. Б. Сагалова, Н. Ю. Табачкова // Материалы электронной техники - 2002. - С. 70 - 73.

85. Белов, Ю. М. Определение глубины нарушенных слоев крупнозернистых слитков термоэлектрических материалов по характеру изменения текстуры поверхностных слоев [Текст] / Ю. М. Белов, В. Т. Бублик, А. И. Воронин, Е. А. Выговская, В. Ф. Пономарев, Н. Ю. Табачкова, О. В.Торопова // Материалы электронной техники. Известия вузов. - 2009. -№2.-С. 40-43.

86. ГОСТ 2999-75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу [Текст]. - Введ. 1976-07-01. - М.: Гос. Комитет СССР по стандартам, 1975

87. Малыгин, Е. А. Исследования термоэлектрических батарей, скоммутированных на основе вакуумных конденсатов кобальта [Текст] / Е. А. Малыгин, М. П. Козорезов, А. М. Черников. // Гелиотехника. - 1973. -№3.-С. 27-31.

88. Дудкин, Л. Д. Исследование ресурсной стабильности низкотемпературных термобатарей [Текст] / Л. Д. Дудкин, М. А. Маркман, В. М. Соколова // Гелиотехника. - 1976. - №5. - С. 6 - 11.

89. Соколова, В. М. Исследование диффузионных процессов на границе веТе - (В1, 8Ь)2Те3 [Текст] / В. М. Соколова, А. Е. Шелимова, В. С.

Хломов, Н. X. Абрикосов, Л. Д. Дудкин. // Изв. АН СССР, Сер. Неорганические материалы. - 1979. - № 9. - С. 1565 - 1568.

90. Сабо, Е. П. Технология халькогенных термоэлементов. Технология коммутации ветвей термоэлемента. Совместное прессование [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество. - 2010. - №2. - С. 75 - 87.

91. Разиньков, В. В. Свойства антидиффузионных слоев никеля, нанесённых на теллурид висмута электродуговым методом [Текст] / В. В. Разиньков, В. Ю. Лелек. // Термоэлектричество. - 2008. - № 1. - С. 50 - 56.

92. Сабо, Е. П. Технология халькогенных термоэлементов. Технология коммутации ветвей термоэлемента. Коммутационные переходы [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество. - 2010. - №1. - С. 74 - 89.

93. Сабо, Е. П. Технология халькогенных термоэлементов. Технология коммутации ветвей термоэлемента [Текст] / Е. П. Сабо. // Термоэлектричество. - 2010. - №3. - С. 62 - 70.

94. Кречмар, Э. Напыление металлов, керамики и пластмасс [Текст] / Э. Кречмар. - М.: Машиностроение, 1966. - 431 с.

95. ГОСТ 6058-73. Порошок алюминиевый. Технические условия [Текст]. -Введ. 1975-01-01. - М.: Гос. Комитет СССР по стандартам, 1975

96. ГОСТ 10292-74. Стеклотекстолит конструкционный. Технические условия [Текст]. - Введ. 1976-01-01. - М.: Гос. Комитет СССР по стандартам, 1975

97. ТУ 6-02-1-015-89. Клей-герметик кремний органический "Эластосил 137182" теплопроводный. Технические условия [Текст]. - Введ. 1990-02-01. -М.: ГНИИХТЭОС, 1990

98. ТУ 2252-006-40233984-2001. Клей-герметик "СИЛТЕРМ-1Б" и "СИЛТЕРМ-1К" Технические условия [Текст]. - Введ. 2001-06-01. - М.: ГНИИХТЭОС, 2001

99. ГОСТ 19783-74. Паста кремнийорганическая теплопроводная. Технические условия [Текст]. - Введ. 1975-01-01. - М.: Гос. Комитет СССР по стандартам, 1975

100. Коржуев, М. А. Полная диагностика термоэлектрического модуля методом Хармана [Текст] / М. А. Коржуев // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». -СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 143 - 148.

101.Драбкин, И. А. Установка для измерения термоэлектрических свойств методом Хармана [Текст] / И. А. Драбкин, В. Л. Лебедев, В. Б. Освенский // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». - СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. - С. 149 - 157.

102. Соколов, О. Б. Физико-химические особенности процессов при экструзии и их влияние на фазовую диаграмму и термоэлектрические свойства материалов в системах В12Те3-В128е3 и 8Ь2Те3-В12Те3 [Текст] / О. Б. Соколов, С. Я. Скипидаров, Н. И. Дуванков, Г.Г. Шабунина. // Термоэлектричество. - 2007. - №4. - С. 48 - 54.

103. Соловьёва, А. В. Деформации термоэлектрического модуля при прохождении через него тока [Текст] / А. В. Соловьёва, С. В. Бобженко, П. С. Крохин // Термоэлектричество - 2009. - № 1. - С. 71 - 74.

104. Симкин, А. В. Повышение надёжности термоэлектрических генераторных батарей собранных с применением коммутации методом плазменно-дугового напыления [Текст] / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». - СПб.: ПИЯФ РАН, 2012. -С. 134- 138.

105. Симкин, А. В. Новая конструкция радиально-кольцевой термоэлектрической генераторной батареи: особенности и преимущества над аналогами [Текст] / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников , О.

Н. Иванов // Альтернативная энергетика и экология. - 2012. - №10, - С. 64 - 68.

106. Симкин, А. В. Термоэлектрическая генераторная батарея: особенности и характеристики [Текст] / А. В. Симкин, О. Н. Иванов // Альтернативная энергетика и экология. - 2013. - №8, - С. 91 - 100.

107. Симкин, А. В. Термоэлектрическая генераторная батарея с улучшенными техническими характеристиками [Текст] / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов // Энергобезопасность и энергосбережение. -2013.-№5,-С. 26-31.

108. Симкин, А. В. Испытание на надёжность генераторных термоэлектрических батарей, изготовленных с применением метода плазменно-дугового напыления [Текст] / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов // Термоэлектричество. - 2013. - №3, - С. 93 -102.

109. Бирюков, А. В. Преимущества использования электроэрозионной резки и газоплазменного напыления при коммутации термоэлементов на основе экструдированного теллурида висмута [Текст] / А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов, А. В. Симкин. // Термоэлектричество. - 2011. -№ 3. - С. 36-42.

110. Симкин, А. В., Бирюков А. В., Репников Н. И., Иванов О. Н. Термоэлектрическая эффективность низкотемпературных генераторных материалов и возможности её повышения [Текст] / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов // Журнал нано- и электронной физики, Т.5 - 2013 - №4, - С. 04070-1 - 04070-6.