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儀表網 行業標準】根據國家標準化管理委員會、民政部印發的《團體標準管理規定》及《中國計量測試學會團體標準管理辦法》有關規定,經中國計量測試學會批準立項,由中國科學院上海硅酸鹽研究所、中國電子科技集團公司第十八研究所、上海第二工業大學、杭州大和熱磁電子有限公司四家單位牽頭起草的《溫差電器件發電性能測試方法》團體標準現已完成征求意見稿的編制,為保證標準的科學性、嚴謹性和適用性,現面向社會廣泛公開征求意見。意見反饋郵箱:wuzihua@sspu.edu.cn,截止時間2024年5月22日前。
基于澤貝克(Seebeck)效應的溫差發電(Thermoelectric Generator)是一種將熱能直接轉換成電能的環境友好型能量轉換技術,具有全固態、工作無噪音、無排放等特點,主要應用于航天(特種電源)、工業節能減排(低品位余廢熱回收)、太陽光綜合利用(光熱發電)、分布式自供給電源(無線傳感、物聯網等)等領域。
隨著我國載人航天和探月工程的迅速發展以及我國對太陽系其他行星等深空探測計劃開始實施。作為深空探測任務空間電源系統的關鍵技術之一,溫差電器件工程化應用技術迫在眉睫。而溫差電器件的發電功率和發電效率是衡量其性能好壞的一項關鍵指標,盡快建立起溫差電器件發電效率測試方法的企業標準,對于提高溫差電器件的產品質量、促進溫差電器件工程化應用進程、拓展溫差電器件的應用領域是十分必要的。
本文件按照GB/T 1.1—2020《標準化工作導則 第1部分:標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。
本文件規定了溫差電器件發電性能測試的術語和定義、原理、設備及儀器、條件、試樣、程序、數據處理和報告等要求。本文件適用于溫差電器件熱側溫度在20 ℃ ~ 1000 ℃范圍內、冷側溫度在0 ℃ ~ 300 ℃工況下的發電性能測試,其他工況測試可參照執行。
測試原理:
基于澤貝克(Seebeck)效應,在給定的溫差下,溫差電器件的輸出功率等于輸出電壓與輸出電流的乘積,發電效率等于其輸出功率與熱側吸熱量的比值。
測試條件:
測試環境應整潔,無腐蝕性氣體,無強磁場和電磁波干擾,環境溫度不高于35℃,濕度不高于75%。
測試步驟:
1.將溫差電器件試樣安裝到樣品架上,并施加不低于 0.3 MPa 的壓力,關閉樣品室;
2.抽真空到真空度小于 5.0 Pa,充入高純氬氣至真空度為 2.5×102 Pa,并重復不少于兩次;
3.啟動溫差電器件發電性能評價軟件,按照表 1 進行參數設置;
5.開始測試,溫控器工作,開始升溫,數據采集器采集信號;
6.電流-電壓掃描測試:控制電子負載改變試樣輸出電流,同步采集輸出電流、輸出電壓、熱流計第一溫度和第二溫度,計算試樣輸出功率、發電效率;
7.采用最小二乘法對電流-電壓曲線進行線性擬合、分析,得到試樣的開路電壓、短路電流、內阻、最大輸出功率及最大輸出功率對應的輸出電流、輸出電壓;
8.取發電效率的最大值作為試樣的最大發電效率;
9.結束測試,記錄測試結果。
測試報告:
應包括以下內容:
a) 試樣狀態:送樣單位,試樣名稱,試樣形狀,試樣尺寸,試樣編號等;
b) 測試數據:升溫過程中試樣熱側溫度、試樣冷側溫度、熱流計第一溫度、熱流計第二溫度、試樣開路電壓,以及各個溫度條件下電流-電壓掃描對應的試樣輸出電流、試樣輸出電壓、試樣熱側溫度、試樣冷側溫度、熱流計第一溫度、熱流計第二溫度;
c) 測試結果及分析:各個溫度條件下試樣輸出電流與輸出電壓、輸出電流與輸出功率關系曲線圖,負載與試樣輸出功率、負載與發電效率關系曲線圖,以及各個溫度條件下試樣的開路電壓、短路電流、內阻、最大輸出功率及最大發電效率。
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