Mejorando el rendimiento del módulo termoeléctrico BiTeSe a través de simulaciones en COMSOL
Autores: Hasan, Md. Kamrul; Üstüner, Mehmet Ali; Mamur, Hayati; Bhuiyan, Mohammad Ruhul Amin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Mejorando el rendimiento del módulo termoeléctrico BiTeSe a través de simulaciones en COMSOL
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía térmica
Palabras clave
Módulo termoelectrónico
Diseño de TEM
Coeficiente de Seebeck
Conductividad térmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación emplea el software COMSOL Multiphysics (COMSOL 6.2) para realizar simulaciones rigurosas y evaluar el rendimiento de un módulo termoeléctrico (TEM) meticulosamente diseñado con alúmina (AlO), cobre (Cu) y materiales termoeléctricos (TE) BiTeSe. El enfoque específico está en evaluar diversos aspectos del generador termoeléctrico (TEG) BiTeSe. El diseño del TEM incorpora BiTeSe para las patas TE de tipo p y n situadas entre las capas de Cu, Cu como conductor eléctrico y AlO como aislante eléctrico entre las capas superior e inferior. Se lleva a cabo una investigación exhaustiva sobre parámetros críticos dentro del TEM, que incluyen la longitud del arco, el potencial eléctrico, la densidad de corriente normalizada, el gradiente de temperatura, la fuente total de calor y la tasa total de energía neta. Se examina la configuración geométrica del TEM BiTeSe de forma cuadrada, que mide 1 mm x 1 mm x 2.5 mm con un grosor de AlO de 0.25 mm y un grosor de Cu de 0.125 mm. Este estudio profundiza en los fenómenos de transporte de dispositivos TE, explorando los impactos del coeficiente de Seebeck (S), la conductividad térmica (k) y la conductividad eléctrica () en la diferencia de temperatura a través de la geometría de la pata. Los estudios de modelado subrayan la influencia sustancial de S = +/-2.41 x 10 V/K, revelando una mejor conductividad térmica y una disminución de la conductividad eléctrica a temperaturas más bajas. Los hallazgos destacan el alto potencial del TEM BiTeSe para aplicaciones TEG, ofreciendo valiosas ideas sobre consideraciones de diseño y rendimiento cruciales para avanzar en la tecnología TE.
Descripción
Esta investigación emplea el software COMSOL Multiphysics (COMSOL 6.2) para realizar simulaciones rigurosas y evaluar el rendimiento de un módulo termoeléctrico (TEM) meticulosamente diseñado con alúmina (AlO), cobre (Cu) y materiales termoeléctricos (TE) BiTeSe. El enfoque específico está en evaluar diversos aspectos del generador termoeléctrico (TEG) BiTeSe. El diseño del TEM incorpora BiTeSe para las patas TE de tipo p y n situadas entre las capas de Cu, Cu como conductor eléctrico y AlO como aislante eléctrico entre las capas superior e inferior. Se lleva a cabo una investigación exhaustiva sobre parámetros críticos dentro del TEM, que incluyen la longitud del arco, el potencial eléctrico, la densidad de corriente normalizada, el gradiente de temperatura, la fuente total de calor y la tasa total de energía neta. Se examina la configuración geométrica del TEM BiTeSe de forma cuadrada, que mide 1 mm x 1 mm x 2.5 mm con un grosor de AlO de 0.25 mm y un grosor de Cu de 0.125 mm. Este estudio profundiza en los fenómenos de transporte de dispositivos TE, explorando los impactos del coeficiente de Seebeck (S), la conductividad térmica (k) y la conductividad eléctrica () en la diferencia de temperatura a través de la geometría de la pata. Los estudios de modelado subrayan la influencia sustancial de S = +/-2.41 x 10 V/K, revelando una mejor conductividad térmica y una disminución de la conductividad eléctrica a temperaturas más bajas. Los hallazgos destacan el alto potencial del TEM BiTeSe para aplicaciones TEG, ofreciendo valiosas ideas sobre consideraciones de diseño y rendimiento cruciales para avanzar en la tecnología TE.