Termoelektryske koelunits, Peltier-koelers (ek wol termoelektryske koelkomponinten neamd) binne fêste-steat koelapparaten basearre op it Peltier-effekt. Se hawwe de foardielen fan gjin meganyske beweging, gjin koelmiddel, lytse grutte, rappe reaksje en krekte temperatuerkontrôle. Yn 'e lêste jierren binne har tapassingen yn konsuminte-elektroanika, medyske soarch, auto's en oare fjilden fierder útwreide.
I. Kearnprinsipes fan thermoelektrysk koelsysteem en komponinten
De kearn fan termoelektryske koeling is it Peltier-effekt: as twa ferskillende healgeleidermaterialen (P-type en N-type) in termokoppelpear foarmje en in lykstroom wurdt tapast, sil it iene ein fan it termokoppelpear waarmte opnimme (koelende ein), en it oare ein sil waarmte frijlitte (waarmteôffierende ein). Troch de rjochting fan 'e stroom te feroarjen, kinne de koelende ein en de waarmteôffierende ein útwiksele wurde.
De koelprestaasjes binne benammen ôfhinklik fan trije kearnparameters:
Termoelektryske koëffisjint fan merit (ZT-wearde): It is in wichtige yndikator foar it evaluearjen fan 'e prestaasjes fan termoelektryske materialen. Hoe heger de ZT-wearde, hoe heger de koeleffisjinsje.
It temperatuerferskil tusken de waarme en kâlde einen: It waarmteôffiereffekt oan 'e waarmteôffierein bepaalt direkt de koelkapasiteit oan 'e koelein. As de waarmteôffier net glêd is, sil it temperatuerferskil tusken de waarme en kâlde einen lytser wurde, en sil de koeleffisjinsje skerp sakje.
Wurkstroom: Binnen it nominale berik ferbetteret in tanimming fan 'e stroom de koelkapasiteit. As de drompel lykwols oerskreden wurdt, sil de effisjinsje ôfnimme fanwegen in tanimming fan Joule-waarmte.
II De ûntwikkelingsskiednis en technologyske trochbraken fan thermoelektryske koelienheden (peltier-koelsysteem)
Yn 'e lêste jierren hat de ûntwikkeling fan thermoelektryske koelkomponinten him rjochte op twa wichtige rjochtingen: materiaalynnovaasje en strukturele optimalisaasje.
Undersyk en ûntwikkeling fan hege prestaasjes thermoelektryske materialen
De ZT-wearde fan tradisjonele materialen op basis fan Bi₂Te₃ is ferhege nei 1.2-1.5 troch doping (lykas Sb, Se) en nanoskaalbehanneling.
Nije materialen lykas leadtelluride (PbTe) en silisium-germaniumlegering (SiGe) prestearje útsûnderlik goed yn middelhege en hege temperatuerscenario's (200 oant 500 ℃).
Nije materialen lykas organysk-anorganyske komposite termoelektryske materialen en topologyske isolatoaren wurde ferwachte de kosten fierder te ferminderjen en de effisjinsje te ferbetterjen.
Optimalisaasje fan komponintstruktuer
Miniaturisaasje-ûntwerp: Tariede thermopiles op mikronskaal fia MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technology om te foldwaan oan de miniaturisaasje-easken fan konsuminte-elektroanika.
Modulêre yntegraasje: Ferbine meardere thermoelektryske ienheden yn searje of parallel om thermoelektryske koelmodules mei hege krêft, peltier-koelers, peltier-apparaten te foarmjen, dy't foldogge oan easken foar thermoelektryske koeling fan yndustriële kwaliteit.
Yntegreare waarmteôffierstruktuer: Yntegrearje de koelfinnen mei de waarmteôffierfinnen en waarmtepipen om de waarmteôffiereffisjinsje te ferbetterjen en it totale folume te ferminderjen.
III Typyske tapassingsscenario's fan thermoelektryske koelienheden, thermoelektryske koelkomponinten
It grutste foardiel fan termoelektryske koelienheden leit yn har fêste-stof-aard, lûdsfrije wurking en krekte temperatuerkontrôle. Dêrom nimme se in ûnferfangbere posysje yn yn senario's wêr't kompressors net geskikt binne foar koeling.
Op it mêd fan konsuminte-elektroanika
Waarmteferwidering fan mobile tillefoans: High-end gamingtillefoans binne foarsjoen fan mikro-thermoelektryske koelmodules, TEC-modules, peltier-apparaten, peltier-modules, dy't, yn kombinaasje mei floeibere koelsystemen, de chiptemperatuer fluch kinne ferleegje, wêrtroch frekwinsjereduksje troch oerferhitting tidens gaming foarkomt.
Autokuolkasten, Autokoelers: Lytse autokuolkasten brûke meast thermoelektryske koeltechnology, dy't koel- en ferwaarmingsfunksjes kombinearret (ferwaarming kin berikt wurde troch de stroomrjochting te wikseljen). Se binne lyts fan grutte, leech yn enerzjyferbrûk, en kompatibel mei de 12V-stroomfoarsjenning fan in auto.
Drankkoelbeker/isolearre beker: De draachbere koelbeker is foarsjoen fan in ynboude mikrokoelplaat, dy't dranken fluch kin koelje nei 5 oant 15 graden Celsius sûnder ôfhinklik te wêzen fan in kuolkast.
2. Medyske en biologyske fjilden
Apparatuer foar krekte temperatuerkontrôle: lykas PCR-ynstruminten (polymerasekettingreaksje-ynstruminten) en bloedkuolkasten, fereaskje in stabile omjouwing mei lege temperatuer. Healgeleider-koelkomponinten kinne krekte temperatuerkontrôle berikke binnen ± 0,1 ℃, en d'r is gjin risiko op fersmoarging mei koelmiddel.
Draachbere medyske apparaten: lykas ynsulinekoelkasten, dy't lyts fan grutte binne en in lange batterijlibben hawwe, binne geskikt foar diabetici om mei te nimmen as se útgeane, wêrtroch't de opslachtemperatuer fan ynsuline garandearre wurdt.
Temperatuerkontrôle fan laserapparatuer: De kearnkomponinten fan medyske laserbehannelingsapparaten (lykas lasers) binne gefoelich foar temperatuer, en de koelkomponinten fan healgeleiders kinne waarmte yn realtime ôffiere om de stabile wurking fan 'e apparatuer te garandearjen.
3. Yndustriële en loftfeartfjilden
Yndustriële lytsskalige koelapparatuer: lykas testkeamers foar ferâldering fan elektroanyske komponinten en baden mei konstante temperatuer fan presyzje-ynstruminten, dy't in lokale lege temperatueromjouwing fereaskje, thermoelektryske koelienheden, thermoelektryske komponinten kinne wurde oanpast mei koelkrêft as nedich.
Loftfeartapparatuer: Elektroanyske apparaten yn romtefardertúch hawwe muoite om waarmte ôf te fieren yn in fakuümomjouwing. Thermoelektryske koelsystemen, thermoelektryske koelienheden, thermoelektryske komponinten, as solid-state-apparaten, binne tige betrouber en trillingsfrij, en kinne brûkt wurde foar temperatuerkontrôle fan elektroanyske apparatuer yn satelliten en romtestasjons.
4. Oare opkommende senario's
Draachbere apparaten: Slimme koelhelmen en koelpakken, mei ynboude fleksibele thermoelektryske koelplaten, kinne lokale koeling leverje foar it minsklik lichem yn omjouwings mei hege temperatueren en binne geskikt foar bûtenwurkers.
Kâlde ketenlogistyk: Lytse kâlde ketenferpakkingsdoazen, oandreaun troch thermoelektryske koeling, peltier-koeling en batterijen, kinne brûkt wurde foar koarte ôfstannen ferfier fan faksins en farske produkten sûnder ôfhinklik te wêzen fan grutte koelweinen.
IV. Beperkingen en ûntwikkelingstrends fan thermoelektryske koelienheden, peltier-koelkomponinten
Besteande beheiningen
De koeleffisjinsje is relatyf leech: De enerzjy-effisjinsjeferhâlding (COP) leit meastal tusken 0,3 en 0,8, wat folle leger is as dy fan kompressorkoeling (COP kin 2 oant 5 berikke), en is net geskikt foar koelscenario's op grutte skaal en mei hege kapasiteit.
Hege easken foar waarmteôffier: As de waarmte oan 'e waarmteôffierkant net op 'e tiid ôffierd wurde kin, sil dit it koeleffekt serieus beynfloedzje. Dêrom moat it foarsjoen wurde fan in effisjint waarmteôffiersysteem, wat de tapassing yn guon kompakte senario's beheint.
Hege kosten: De tariedingskosten fan hege prestaasjes thermoelektryske materialen (lykas nano-dopearre Bi₂Te₃) binne heger as dy fan tradisjonele koelmaterialen, wat resulteart yn in relatyf hege priis fan high-end komponinten.
2. Takomstige ûntwikkelingstrends
Materiaal trochbraak: Untwikkelje goedkeape, hege ZT-wearde termoelektryske materialen, mei it doel om de ZT-wearde by keamertemperatuer te ferheegjen nei mear as 2.0 en it effisjinsjekloof mei kompressorkoeling te ferminderjen.
Fleksibiliteit en yntegraasje: Untwikkelje fleksibele thermoelektryske koelmodules, TEC-modules, thermoelektryske modules, peltier-apparaten, peltier-modules, peltier-koelers, om oan te passen oan apparaten mei bûgde oerflakken (lykas mobile tillefoans mei fleksibele skermen en tûke draachbere apparaten); Befoarderje de yntegraasje fan thermoelektryske koelkomponinten mei chips en sensoren om "temperatuerkontrôle op chipnivo" te berikken.
Enerzjybesparjend ûntwerp: Troch it yntegrearjen fan Internet of Things (iot)-technology wurde yntelliginte start-stop en stroomregeling fan 'e koelkomponinten berikt, wêrtroch't it totale enerzjyferbrûk fermindere wurdt.
V. Gearfetting
Thermoelektryske koelienheden, peltier-koelienheden, thermoelektryske koelsystemen, mei har unike foardielen fan solid-state, stil en presys temperatuerkontroleare te wêzen, nimme in wichtige posysje yn yn sektoaren lykas konsuminte-elektroanika, medyske soarch en loftfeart. Mei de trochgeande opwurdearring fan thermoelektryske materiaaltechnology en struktureel ûntwerp sille de problemen fan 'e koeleffisjinsje en kosten stadichoan ferbetterje, en it wurdt ferwachte dat it tradisjonele koeltechnology yn mear spesifike senario's yn 'e takomst sil ferfange.
Pleatsingstiid: 12 desimber 2025
