RU2233509C2 - Гибридный термоэлектронный преобразователь энергии и способ - Google Patents
Гибридный термоэлектронный преобразователь энергии и способ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2233509C2 RU2233509C2 RU2001127535/28A RU2001127535A RU2233509C2 RU 2233509 C2 RU2233509 C2 RU 2233509C2 RU 2001127535/28 A RU2001127535/28 A RU 2001127535/28A RU 2001127535 A RU2001127535 A RU 2001127535A RU 2233509 C2 RU2233509 C2 RU 2233509C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- barrier
- emitter
- collector
- type
- heat
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N3/00—Generators in which thermal or kinetic energy is converted into electrical energy by ionisation of a fluid and removal of the charge therefrom
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J45/00—Discharge tubes functioning as thermionic generators
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/70—Nanostructure
- Y10S977/832—Nanostructure having specified property, e.g. lattice-constant, thermal expansion coefficient
- Y10S977/833—Thermal property of nanomaterial, e.g. thermally conducting/insulating or exhibiting peltier or seebeck effect
Abstract
Изобретение относится к твердотельным устройствам для преобразования тепловой энергии в электрическую или к устройствам, использующим электрическую энергию для охлаждения. Согласно изобретению поддерживается тепловое разделение между эмиттером и коллектором с помощью частичного поверхностного контакта с площадью поперечного сечения, уменьшающейся в направлении точки контакта. Частичные поверхностные контакты могут быть связаны с эмиттером, барьером или коллектором. Сохранение теплового разделения между эмиттером и коллектором обеспечивает перенос электронов через барьер и уменьшает перенос электронов за счет теплопроводности. Таким образом, кпд увеличивается благодаря сбору баллистических электронов и уменьшению количества электронов теплопроводности, которые не могут собираться. Принцип изобретения действует как для электронной, так и для дырочной проводимости. Также предложен способ изготовления твердотельного термоэлектронного преобразователя. Технический результат изобретения заключается в получении высокой плотности энергии и высокого кпд в температурных режимах, характерных для термоэлектрических устройств. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 22 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в электрическую и электрической энергии для охлаждения, в частности к термоэлектронному преобразователю с повышенными кпд и плотностью энергии, в котором уменьшение высоты барьера за счет эффектов поляризационных сил способствует туннелированию электронов и термоэлектронной эмиссии.
Предшествующий уровень техники.
Настоящее изобретение было разработано для создания устройства, которое обеспечило бы эффективное преобразование тепловой энергии в электрическую при относительно низких рабочих температурах и достаточно высокую для промышленного применения. Настоящее изобретение также может работать в обратном режиме для обеспечения эффективного охлаждения.
Термоэлектронное преобразование энергии представляет собой способ преобразования тепловой энергии непосредственно в электрическую энергию в результате термоэлектронной эмиссии. В этом процессе поверхность металла испускает электроны термоэлектронным путем при нагревании металла и придания достаточной энергии части электронов, чтобы они могли преодолеть силы торможения на поверхности металла для выхода. В отличие от большинства других известных способов получения электрической энергии термоэлектронное преобразование не требует для превращения теплоты в электричество ни промежуточной формы энергии, ни какой-либо рабочей среды, кроме электрических зарядов.
Простейший известный термоэлектронный преобразователь энергии состоит из одного электрода, подсоединенного к источнику тепла, второго электрода, подсоединенного к теплоотводу и отделенного от первого электрода промежуточным пространством, проводов, соединяющих электроды с электрической нагрузкой, и корпуса. Пространство в корпусе может быть либо глубоко отвакуумировано, либо заполнено подходящими разреженными парами, например, цезия.
Основной процесс, происходящий в обычном термоэлектронном преобразователе, заключается в следующем. От источника тепло подается с достаточно высокой температурой на один электрод-эмиттер, с которого электроны испаряются термоэлектронным путем в откачанное или заполненное разреженными парами межэлектродное пространство. Электроны перемещаются через это пространство в направлении к другому электроду-коллектору, который имеет низкую температуру, близкую к температуре теплоотвода, здесь электроны конденсируются и возвращаются к горячему электроду по электрическим проводам, и электрическую нагрузку, включенную между эмиттером и коллектором.
Поток электронов через электрическую нагрузку поддерживается разностью температур между электродами. Таким образом, электрическая работа передается на нагрузку.
В основу термоэлектронного преобразования энергии заложена концепция, что катод с низкой работой выхода электронов в контакте с источником тепла будет испускать электроны. Эти электроны поглощаются холодным анодом с высокой работой выхода, и они могут возвращаться обратно к катоду через внешнюю нагрузку, где выполняют полезную работу. Ограничением для реально осуществимых термоэлектронных генераторов является работа выхода доступных металлов или других материалов, используемых для катодов. Другим важным ограничением является эффект пространственного заряда. Присутствие заряженных электронов в промежутке между катодом и анодом создает дополнительный потенциальный барьер, который уменьшает термоэлектронный ток.
Типичные термоэлектронные эмиттеры работают при температуре в интервале от 1400 до 2200 К, а коллекторы - при температуре в интервале от 500 до 1200 К. При оптимальных рабочих условиях общий кпд преобразования энергии составляет от 5 до 40%, плотность электрической энергии - от 1 до 100 Вт/см2 и плотность тока - от 5 до 100 А/см2. В конструкциях, учитывающих потери на излучение, чем выше температура эмиттера, тем выше кпд, мощность и плотность тока. Напряжение, при котором мощность передается от одного узла типичного преобразователя, составляет 0,3-1,2 В, т.е. почти равно напряжению обычного гальванического элемента. Термоэлектронные системы с высокой номинальной мощностью часто состоят из большого числа последовательно соединенных единичных термоэлектронных преобразователей. Каждый единичный термоэлектронный преобразователь обычно рассчитан на 10-500 Вт.
Высокотемпературные характеристики термоэлектронных преобразователей благоприятны для некоторых применений, однако они являются ограничением для других применений, так как требуемая температура эмиттера обычно выходит за пределы фактических производственных возможностей многих обычных источников тепла. Что же касается типичных термоэлектрических преобразователей, то они работают при температуре источника тепла от 500 до 1500К. Однако даже в оптимальных условиях кпд термоэлектрических преобразователей энергии составляет только от 3 до 10%, плотность электрической энергии обычно меньше нескольких ватт на см2, а плотность тока составляет порядка 1-100 А/см2.
С точки зрения физики, термоэлектрические устройства подобны термоэлектронным устройствам. В обоих случаях на металле или полупроводнике создается градиент температур и в основе лежит концепция, что движение электронов есть электричество. Однако при движении электронов также происходит перенос энергии. Вынужденный ток переносит энергию как в термоэлектронных, так и в термоэлектрических устройствах. Основное различие между термоэлектрическими и термоэлектронными устройствами состоит в том, является ли поток тока диффузионным (термоэлектрическим) или баллистическим (термоэлектронным). Термоэлектронное устройство имеет относительно высокую эффективность, если электроны баллистически проходят над барьером и через него. В термоэлектронном устройстве вся кинетическая энергия переносится с одного электрода на другой. Движение электронов в термоэлектрическом устройстве является квазиравновесным и диффузионным и может быть описано коэффициентом Зеебека, который является равновесным параметром.
В структурах с узкими барьерами электроны не уходят настолько далеко, чтобы сталкиваться друг с другом при пересечении барьера. В этих условиям теория термоэлектронной эмиссии более точно представляет перенос тока. Плотность j тока определяется как:
где А0 - постоянная Ричардсона, φ - высота барьера (работа выхода электронов), е - заряд электрона, k - постоянная Больцмана и Т - температура. Постоянная Ричардсона А0 определяется как Ао=(emk2Т0)/(2π 2λ *2), где m - эффективная масса электрона; λ - постоянная Планка.
Диффузионная теория применима для барьеров, у которых толщина (длина) барьера больше, чем средняя длина свободного пробега электрона в одном измерении, а теория термоэлектронной эмиссии применима для барьеров, у которых толщина (длина) барьера меньше, чем средняя длина свободного пробега. Однако, если барьер становится очень узким, перенос тока за счет квантово-механического туннелирования становится более выраженным.
Существует потребность в более удовлетворительном техническом решении, позволяющем преобразовывать тепловую энергию в электрическую при более низких температурных режимах с высоким кпд и высокой плотностью энергии.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача решения ряда проблем, которые существуют в описанном выше известном уровне техники, в частности разработки устройства и способа, которые обеспечивают существенный прогресс в области термоэлектронного преобразования энергии по сравнению с известным уровнем техники.
В основу изобретения поставлена задача получения высокой плотности энергии и высокого кпд обычного термоэлектронного преобразователя в температурных режимах, характерных для обычных термоэлектрических устройств.
Другая задача изобретения состоит в том, чтобы поддерживать тепловое разделение между эмиттером и коллектором.
Еще одна задача изобретения - минимизировать эффекты теплового расширения.
Другие задачи и преимущества изобретения понятны из нижеследующего описания или могут быть обнаружены на практике при осуществлении изобретения.
Поставленная задача решается тем, что устройство согласно изобретению содержит электро- и теплопроводящий эмиттер электронов, электро- и теплопроводящий коллектор электронов для приема электронов с эмиттера, твердотельный барьер, расположенный между эмиттером и коллектором и в тесном контакте с ними, предназначенный для фильтрации электронов высокой энергии, переносимых с эмиттера на коллектор, один или несколько электро- и теплопроводящих частичных поверхностных контактов, расположенных между эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией и в тесном контакте с ними, тепло- и электроизоляционный промежуток рядом с частичными поверхностными контактами, эмиттером и барьером или барьером и коллектором, или их комбинацией, и электрическую нагрузку, подключенную к эмиттеру и коллектору.
В варианте воплощения изобретения, предназначенном для охлаждения, перенос носителей поддерживается приложением потенциала между эмиттером и коллектором, и эмиттер подсоединен к тепловой нагрузке, которая охлаждается тепловым потоком в направлении эмиттера. Теплообменник рассеивает теплоту горячих электронов на коллектор.
Краткое описание чертежей
Для обеспечения более полного понимания того, как реализуются перечисленные выше преимущества и задачи, изобретение будет в дальнейшем описано на примере конкретных вариантов его воплощения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает поперечное сечение термоэлектронного преобразователя согласно изобретению;
фиг.2 изображает поперечное сечение частичного поверхностного контакта с треугольным поперечным сечением согласно изобретению;
фиг.3 изображает общий вид эмиттера с использованием тантал-гидридного порошка с сотовой структурой, содержащей порошок, согласно изобретению;
фиг.4А и 4В изображают поперечное сечение полупроводникового барьера с низкой теплопроводностью, помещенного в вакуум между металлическим эмиттером и металлическим коллектором, согласно изобретению;
фиг.5 изображает диаграмму зависимости плотности термоэлектронного тока по Ричардсону от высоты барьера при разных температурах согласно изобретению;
фиг.6 изображает картину теплового расширения и расположение нанопроволоки для круглой пластины согласно изобретению;
фиг.7 изображает картину теплового расширения и расположение нанопроволоки для прямоугольной пластины согласно изобретению;
фиг.8 изображает разные варианты поперечного сечения нанопроволоки согласно изобретению;
фиг.9 изображает поперечное сечение варианта термоэлектронного преобразователя, в котором частичный поверхностный контакт связан с барьером, согласно изобретению;
фиг.10 изображает поперечное сечение конфигурации барьера, содержащего металлический слой, слой полупроводника n-типа, слой полупроводника р-типа и металлический слой, согласно изобретению;
фиг.11 изображает поперечное сечение конфигурации барьера, содержащего металлический слой, слой полупроводника n-типа и металлический слой, согласно изобретению;
фиг.12 изображает поперечное сечение конфигурации барьера, содержащего металлический слой, слой полупроводника р-типа и металлический слой, согласно изобретению;
фиг.13 изображает поперечное сечение конфигурации барьера, содержащего диод с резонансным туннелированием, согласно изобретению;
фиг.14 изображает диаграмму вероятности пропускания для конкретной гетероструктуры GaAs-AlxGa1-xAs согласно изобретению;
фиг.15А изображает поперечное сечение неметаллического коллектора с металлическим слоем согласно изобретению;
фиг.15В изображает поперечное сечение неметаллического коллектора с металлическим слоем и согласующимся с поверхностным барьером материалом, расположенным между коллектором и барьером для предотвращения обратной утечки электронов в эмиттер, согласно изобретению;
фиг.16 иллюстрирует вольт-амперную характеристику эмиттера, содержащего ТаН, и барьера, содержащего Аl2О3;
фиг.17 изображает вольт-амперную характеристику эмиттера, содержащего ТаН, и барьера, содержащего Аl2O3, при разностях температур, отличных от показанных на фиг.16, согласно изобретению;
фиг.18 изображает график зависимости напряжения от температурного градиента для эмиттера, содержащего ТаН, и барьера, содержащего Аl2О3, согласно изобретению;
фиг.19 изображает вольт-амперную характеристику эмиттера, содержащего TiH2, барьера, содержащего РbТе, и коллектора, содержащего Pt, на подложке из Аl согласно изобретению;
фиг.20 изображает поперечное сечение термоэлектронного преобразователя, работающего на охлаждение, согласно изобретению;
фиг.21 изображает поперечное сечение барьера в виде точечных контактов (микросфер) в варианте с охлаждением согласно изобретению;
фиг.22 изображает поперечное сечение барьера в виде микросфер, содержащих теплоизолирующий сердечник из материала, имеющего наружный металлический слой и полупроводниковый слой, согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Термоэлектронный преобразователь 10 (фиг.1) энергии содержит электро- и теплопроводящий электронный эмиттер 12, электро- и теплопроводящий электронный коллектор 16 для приема электронов с эмиттера 12, твердотельный барьер 14, расположенный между эмиттером 12 и коллектором 16 и в тесном контакте с ними, предназначенный для фильтрации электронов высокой энергии, передаваемых с эмиттера 12 на коллектор 16, и электрическую нагрузку, подсоединенную к эмиттеру 12 и коллектору 16.
В устройстве 10 поддерживается тепловое разделение между эмиттером 12 и коллектором 16 с помощью частичного поверхностного контакта 13. Сохранение теплового разделения между эмиттером 12 и коллектором 16 обеспечивает баллистический перенос электронов через барьер 14 и уменьшает перенос фононов и электронов в результате теплопроводности. Таким образом, кпд повышается за счет сбора баллистических электронов и уменьшения электронов теплопроводности, которые не могут собираться. Важно также отметить, что принцип изобретения действует как для электронов, так и для дырочной проводимости. Кроме того, под металлами следует также понимать и сплавы.
Частичный поверхностный контакт 13 образован дробной геометрией поверхности с уменьшением площади поперечного сечения в направлении частичного поверхностного контакта 13. Например, на фиг.1 изображен частичный поверхностный контакт 13, который образован барьером 14, состоящим из сферических частиц, в котором дробная геометрия поверхности имеет сферическую форму. Частичные поверхностные контакты могут составлять одно целое с эмиттером 12, барьером 14 или коллектором 16. Эмиттер 12, барьер 14 или коллектор 16 имеют один или более частичных поверхностных контактов 13, расположенных между эмиттером 12 и барьером 14, или барьером 14 и коллектором 16, или их комбинацией и в тесном контакте с ними.
Частичный поверхностный контакт 13 также обеспечивает квантово-механическое туннелирование, например, по неконтактирующей поверхности частичного контакта 13 и между коллектором 16 на расстоянии 50A или меньше. Это расстояние зависит от используемых материалов и их соответствующих работ выхода. Частичный поверхностный контакт 13 также способствует термоэлектронной эмиссии за счет уменьшения высоты барьера под действием эффектов поляризационных сил, например, по неконтактирующей поверхности частичного контакта 13 и между коллектором 16 на расстоянии 25А или меньше. Это расстояние также зависит от используемых материалов и их соответствующих работ выхода. Об эффекте поляризационных сил см. публикацию Coutts, T.J. Electrical Conduction in Thin Metal Films, "Электропроводность в тонких металлических пленках" N.Y., Elsevier Scientific Publishing Co., 1974, стр. 54-55.
На фиг.2 изображен частичный поверхностный контакт 13, имеющий треугольное поперечное сечение, который действует как точечные эмиттеры или контакты. Другие примеры разных форм поверхностных контактов включают, не ограничиваясь перечисленным, контакты в форме параболы, эллипса, криволинейные контакты, нанотрубки, частицы, дендриты, полученные такими методами, как микролитография и голографическая литография, методом Тонка (с использованием электрической нестабильности на поверхности жидкого металла), ионным травлением или их эквивалентами.
Тепло- и электроизоляционный промежуток 15, содержащий, не ограничиваясь перечисленным, вакуум, ксенон, радон или другой непроводящий газ, находится рядом с частичными поверхностными контактами 13, эмиттером 12 и барьером 14 или барьером 14 и коллектором 16, или их комбинацией. Промежуток 15 уменьшает количество электронов, тепловой перенос которых происходил бы при отсутствии промежутка 15, и способствует сохранению теплового разделения между эмиттером 12 и коллектором 16.
Когда к эмиттеру 12 и коллектору 16 подсоединяется электрическая нагрузка RL, поток электронов формируется в случае, если работа выхода у эмиттера 12 меньше, чем работа выхода у коллектора 16. При определении сопротивления нагрузки замечено, что максимальная эффективность любого источника электрической мощности нормально имеет место, когда его внутреннее сопротивление равно сопротивлению нагрузки. Поэтому при очень низком внутреннем сопротивлении требуемое сопротивление нагрузки также должно быть очень низким.
Если настроить барьер 14 на отделение горячих электронов, эмиттер 12 будет охлаждаться и электронный ток вызовет увеличение потенциала на коллекторе 16. Для достижения требуемой эффективности преобразователя барьер 14 должен эффективно задерживать электроны с более низкими энергиями. Эмиттер 12 и барьер 14 согласованы таким образом, чтобы концентрация электронов на эмиттере 12 была выше, чем концентрация электронов на коллекторе 16 при заданной энергии, определяемой высотой барьера.
Для обеспечения высокой эффективности целесообразно использовать материалы с низким коэффициентом отражения на стороне эмиттера и высоким коэффициентом отражения на стороне коллектора.
1. Эмиттер
Эмиттер 12 содержит электро- и теплопроводящий материал, такой как металлы, металлические сплавы, полупроводниковые или легированные полупроводниковые материалы. Эмиттер 12 может также содержать электро- и теплопроводящий слой на подложке, например, выполненной из материалов, которые включают, не ограничиваясь перечисленным, SiO2, стекло, кварц или их эквиваленты, покрытых металлическим слоем или другим тепло- и электропроводящим материалом.
В другом варианте воплощения настоящего изобретения, в котором частичный поверхностный контакт связан с эмиттером, используется материал с высокой фононной энергией в качестве эмиттера 12, предпочтительно со средней энергией по меньшей мере около 3 kT, чтобы нарушить распределение энергии электронов, используя взаимодействие электронов с фононами. Материалы, обладающие такими характеристиками, включают металлические гидриды Меx Нy независимо от стехиометрии, примерами которых являются, не ограничиваясь перечисленным, TiHx, VHx, ZrHx, NbHx, TaHx, ScHx, YHx, ThHx, UHx, гидриды всех редкоземельных металлов или их комбинации. Многие металлы, которые образуют гидриды, можно легировать нормальными металлами даже до высоких концентраций без потери высокоэнергетической составляющей в их фононном спектре, и они могут иметь лучшие свойства окисления, например сплавы ТаСu или TiCu. Эмиттер 12 должен также обеспечивать тепло- и электропроводность.
На фиг.3 изображен примерный вариант эмиттера, содержащего металл-гидридный порошок 17, содержащийся в сотовой структуре 18.
В общем случае все металлические гидриды МеxНх имеют среднюю фононную энергию в своих спектрах выше чем 100 мэВ за исключением Pd и сплавов Pd. MexHx является более предпочтительным, чем МeхDх(или MexTx, так как изотоп 1H1 легче и обеспечивает более высокие фононные частоты (энергии). Следует отметить, что фононная частота в основном не зависит от концентрации водорода (см., например, Landolt-Bornstein, Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, Group III: Crystal and Solid State Physics, 1983, Том. 13b Metals: Phonon States, Electron States and Fermi Surfaces, стр. 333-354).
Другие стабильные материалы с высокими фононными энергиями включают, не ограничиваясь перечисленным, ВН, В4С, BN {гексагональный), BN (кубический), алмаз или их комбинации. Эмиттер 12 с использованием непроводящей подложки должен также иметь проводящий или легированный слой, например, из серебра толщиной меньше средней длины свободного пробега электронов, чтобы испускать электроны в барьер 14. Альтернативно, этот проводящий или легированный слой может быть помещен на барьер 14, когда эмиттер 12 содержит тепло- и электроизолирующий материал. Проводящий или легированный слой обеспечивает тепло- и электропроводность. Например, если эмиттер 12 содержит микросферы BN, а проводящий или легированный слой содержит Аg (со средней длиной свободного пробега электрона 400), то толщина проводящего или легированного слоя предпочтительно составляет 50-200.
2. Барьер
Большинство полупроводников с малой шириной запрещенной зоны имеют очень низкую теплопроводность - порядка нескольких Вт/(м· К) или приблизительно в 100 раз меньше, чем у меди или серебра. Это позволяет выбрать геометрию барьера, соответствующую по меньшей мере нескольким градусам теплового разделения между эмиттером 12 и коллектором 16. Такой вариант проиллюстрирован на фиг.4А и 4В, где полупроводниковый барьер 14 с низкой теплопроводностью (например, неподвижные столбики, микросферы и т.п.) помещен в вакуум между металлическим эмиттером 12 и металлическим коллектором 16. Эмиттер 12 имеет более высокую температуру, чем коллектор 16. Изотермы (разный масштаб в двух материалах) показаны штриховыми линиями 19. Разнос изотерм 19 намного больше в металлах из-за более высокой теплопроводности. Оценки разности теплопроводности 100:1 обеспечивают мостовой линейный размер сечения (например, диаметр) величиной до одного микрона. При этом область А будет испускать электроны, так как она обращена к низкому барьеру на поверхности раздела металл-полупроводник (доля 1 эВ). Область В не будет испускать электронов, так как она обращена к поверхности раздела металл-вакуум с потенциальным барьером в несколько эВ. Отношение области А к области В определяет уменьшение теплопроводности запрещенной зоны (без составляющей излучения). Например, отношение 1:100 обеспечивает тепловое разделение величиной 100К между эмиттером 12 и коллектором 16. Уменьшение площади эмиттера 12 в 100 раз потребует относительно высокой плотности тока. На фиг.5 показан график плотности тока по Ричардсону в зависимости от высоты барьера и температуры. Линия 20 представляет значения при 300К; линия 22 представляет значения при 350К; линия 24 представляет значения при 400К; линия 26 представляет значения при 500К; линия 28 представляет значения при 700К; линия 30 представляет значения при 800К и линия 32 представляет значения при 900К. Например, устройство мощностью 1 Вт с общей площадью 1 см2 и температурой 400К на эмиттере 12 потребует ток Ричардсона (термоэлектронный) приблизительно 103A/cм2. Этот ток можно получить при барьере 0,35 эВ, например, РbТе. Практический предел электромиграции для легированных полупроводников с малой шириной запрещенной зоны составляет 104-105/см2.
Варианты, проиллюстрированные на фиг.4А и 4В, можно реализовать с помощью известных методов, таких как микролитография или голографическая литография. Однако для некоторых материалов следует учитывать характеристики теплового расширения. Например, конец 1 см2 металлической пластины с коэффициентом теплового расширения l0-5K-1 переместится на 105 при изменении температуры на 100К, что не согласуется с мостовой длиной размером всего несколькo ангстрем. Поэтому барьер 14 предпочтительно должен быть подвижным (катящимся или скользящим). Подвижный барьер 14 может содержать микросферы или короткие микропроволоки, расположенные между эмиттером 12 и коллектором 16. Микросферы являются более предпочтительными из-за отсутствия проблем теплового расширения и ориентации. Вариант с микросферами показан на фиг.1, где полупроводниковые сферы 14 размером 5-100 нанометров получены методами осаждения, отложения аэрозоли или плазменного распыления. Однако развитие субмикронной литографии позволяет технологически реализовать решение с использованием нанопроволоки. Решение с нанопроволокой требует применения однородных материалов со снятыми остаточными напряжениями как на стороне эмиттера 12, так и на стороне коллектора 16. Простейшая конструкция представляет собой круглую пластину, которая расширяется в радиальном направлении. На фиг.6 показана картина 34 расширения и расположение 36 нанопроволоки для круглой пластины. Следует отметить, что движение пластины по нанопроволоке может привести к ухудшению после нескольких термических циклов и поэтому его следует избегать. На фиг.7 показано, что прямоугольная пластина создает более сложную картину 38 теплового расширения, расположение 40 нанопроволоки относительно сложное и будет эффективно, когда абсолютное изменение размера относительно невелико, чтобы исключить эффекты второго порядка. Пластина предпочтительно должна иметь маленький коэффициент теплового расширения, чтобы уменьшить абсолютное изменение размера при повышенных температурах.
Круглая и прямоугольная геометрии пластин эмиттера 12 и коллектора 16 не являются единственно возможными конфигурациями. Однако каждая конфигурация имеет свою собственную картину теплового расширения, которую необходимо проанализировать математически с соответственно просчитанной ориентацией нанопроволоки. Поперечное сечение нанопроволоки может варьироваться в зависимости от используемых материалов, рабочих температур и температурных градиентов. Примерные поперечные сечения 42 показаны на фиг.8, хотя и не ограничены этими вариантами.
Потенциальный барьер для электронов в данном варианте можно получить только с помощью барьеров Шотки. В приведенной ниже таблице 1 перечислены примеры известных барьеров Шотки для некоторых полупроводников в контакте с металлами. Этот перечень можно расширить на практически любой барьер Шотки или сравнивать работу выхода электронов материала с энергетическим уровнем вакуума (см. Band Structure Engineering in Semiconductor Microstructures, NATO ASI Series. Series B: Physics, Vol.189 (1988), p.24; Lerach, L. and Albrecht, H. Current Transport in Forward Biased Schottky Barriers on Low Doped n-Type InSb, North-Holland Publishing Co., 1978, pp.531-544; Brillson. L. Contacts to Semiconductors, Fundamentals и Technology, Noyes Publications, 1993; Rhoderick, E.H. and Williams R.H. Metal-Semiconductor Contacts, Second Edition, Clarendon Press, 1988). Расположение сфер 14 можно получить методами осаждения из жидкости, диэлектрофореза, вибрации/заряда, маскирования и т.п. Например, в диэлектрофорезе порошок принимает заряд в диэлектрической среде, такой как этиловый спирт. Важно использовать свежий этиловый спирт, так как спирт забирает воду из атмосферы. Это придает среде некоторую проводимость и процесс ухудшается. Заряды движутся, когда прикладывается электрическое поле. Образование покрытия регулируется прикладываемым напряжением и концентрацией порошка в смеси. Порошок диспергируется с помощью ультразвука или встряхивания.
Как отмечалось выше, если эмиттер 12 содержит неметаллический материал, то металлический слой можно поместить либо на эмиттер 12, либо на барьер 14. Например, барьер 14, содержащий микросферы (фиг.1), может иметь наружный металлический слой, а на эмиттере 12 будут размещены металлические контакты.
В таблице 1 указаны разные материалы, имеющие высоту барьера в интервале от 0,1 до 1,0 эВ. Все практические температуры для материалов, указанных в таблице 1, включены в фиг.5. Например, n-GaAs или Pd2Si (0,7эВ) являются приемлемыми барьерными материалами при рабочих температурах 800К, охвате площади 1:100 и предельном токе 103A/см2 через материал барьера (при удельной мощности преобразователя приблизительно 1 Вт/см2). Полупроводники можно также легировать примесями, обеспечивающими подзонную проводимость. Например, Ge, легированный Те, обеспечивает донорскую подзону, удаленную на 0,3 эВ от нижней части зоны проводимости, что изменяет собственный поверхностный барьер на величину 0,15-0,20 эВ.
Примерный вариант воплощения изобретения, показанный на фиг.1, может содержать полупроводниковые сферы диаметром 100, осажденные на разные подложки с требуемой плотностью на единицу площади такими методами, как лазерная абляция, или их эквивалентами. Шероховатость поверхности полупроводников и диэлектриков предпочтительно составляет несколько ангстрем RMS (среднеквадратичное отклонение), однако поверхность должна быть металлизирована. Металлические покрытия с поверхностью 10 RMS являются типичными для магнетронного распыления. Стандартная оптическая полировка обеспечивает параллелизм 1-3 дуг. мин. Без гибкой пластины c одной стороны отсутствие коротких замыканий можно гарантировать только при расстоянии около 100 микрон. Материалы, имеющие толщину приблизительно 0,1 мм или меньше, такие как стекло, кварц. Si, Ge, слюда или их эквиваленты, будут действовать как локальная пружина и компенсировать параллелизм, если используется теплопроводная прокладка, например, из углеродного волокна или его эквивалентов в качестве промежуточного слоя для сжатия.
Для иллюстрации проблем регулирования теплоты и сжатия на фиг.9 показан вариант выполнения, который содержит сферы 44 диаметром 100 из германия между двумя идеально гладкими пластинами 46 из молибдена или пластинами 48, покрытыми молибденом, в форме квадратов 1× 1 см2 при разности температур 100К между пластинами 46 и 48 и тепловым потоком 10 Вт на преобразователе. Одна из пластин 46 или 48 довольно тонкая (например, 10-20 микрон), чтобы быть достаточно гибкой для локальной компенсации проблем параллелизма.
Источник тепла (не показан) создает тепловой поток q. Тепловой дифференциал поддерживается между холодной пластиной 46 с температурой Т2 и горячей пластиной 48 с температурой T1. В данном случае T1-Т2=100К. Пластина 48 выполнена из кремниевой пластины толщиной 10 микрон и металлизирована с обеих сторон молибденом толщиной 2000. Наносферы 44 из Ge нанесены на пластину 46 методом лазерной абляции. Тонкий слой углеродного волокна 50 обеспечивает равномерность нагрузки на пластине 48 и проводит тепло и электрический поток через плоскую прижимную пластину 52. Механическая нагрузка на наносферы 44 регулируется калиброванными пружинами 54. В принципе, пружины 54 могут быть также присоединены к пластине 46 вместо пластины 52. Сила сжатия, обеспечиваемая пружинами 54, определяет деформацию сфер 44 и косвенно задает свойства теплового и электрического контакта на поверхности раздела сферы-пластина. Все устройство помещено в вакуумную камеру и откачано до остаточного давления ниже 5× 10-4 тор. При таком давлении теплопроводность воздуха меньше, чем радиационные потери при комнатной температуре {см. Kaganer, M.G. Thermal Insulation in Cryogenic Engineering. Israel Program for Scientific Translations Ltd. 1969, pp.7-106). В этой работе указано, что тепловое сопротивление на поверхности раздела представляет собой комплексную функцию многих параметров. Для простоты в следующем примере предполагается, что тепловое сопротивление сферы 44 эквивалентно прутку с поперечным сечением 1000. Удельный тепловой поток (q,=kδ T/δ y) через один контакт с теплопроводностью k, равной 40 Вт/(mK) для германия дает значение 4× 10-6 Вт. Чтобы поддерживать градиент температур 100К при общем тепловом потоке 10 Вт, требуется 2,5× 106 сфер или расстояние приблизительно 6 микрон между сферами 44, что соответствует параллельности пластин около 3 дуговых минут, стандартной для кремниевых пластин.
Можно допустить, что при сжатии сфера 44 из Ge деформируется, а пластина 46 останется плоской, т.к. модуль упругости Мо (300 ГПа) намного выше, чем у Ge (82 ГПа). Вычисления показывают, что для обеспечения площади контакта 1000 требуется сила приблизительно 10-7 Н. Общая сила сжатия в этом случае будет 0,25 Н, что относительно мало и позволяет только частично компенсировать параллельность пластин при толщине кремниевой пластины 10 микрон. При использовании более тонких пластин или более гибкого материала для пластин, такого как стекло, можно получить лучшие результаты.
В предыдущем примере также проиллюстрирован принцип оптимизации данного устройства. Если требуемая разность температур увеличивается до 200К, то на устройство необходимо подавать тепловой поток 20 Вт. Если имеется только 10 Вт, то количество наносфер следует уменьшить вдвое и т.д.
Примеры разных материалов для барьера 14 обсуждаются в следующих публикациях, упоминаемых здесь для сведения: Burstein, Е. and Lundqvist, S. Tunneling Phenomena in Solids. N.Y., Plenum Press, 1969, pp.47-78, 127-134, 149-166 and 193-205. Mizuta, H. and Tanoue, Т. Physics and Applications of Resonant Tunneling Diodes. N.Y.Cambridge University Press, 1995, pp.52-87. Duke, C.B. Tunneling in Solids. N.Y., Academic Press 1969, pp.49-158 and 279-290. Conley, J.W. and Tiemann, J.I. Experimental Aspects of Tunneling in Metal-Semiconductor Barriers. Journal of Applied Physics, Vol.38, № 7 (June 1967), pp.2880-2884. Steinrisser, F. and Davis, L.C, Electron and Phonon Tunneling Spectroscopy in Metal-Germanium Contacts. Physical Review, Vol. 176, no.3 (December 15, 1968), pp.912-914; Hicks, L.D. and Dresselhaus, M.S. Effect of Quantum-well Structures on the Thermoelectric Figure of Merit. Physical Review B, Vol.47, no.19 (May 15, 1993), pp.12272-12731. Abram, R.A. and Jaros, M. Band, Structure Engineering in Semiconductor Microstructures. Series B: Physics, Vol. 189, N.Y. Plenum Press 1988, pp.1-6 and 21-31. Ferry et al. Quantum Transport in Ultrasmall Devices. Series B: Physics, Vol. 342, N.Y. Plenum Press 1995. pp.191-200. Shakorui and Bowers, J.E. Heterostructure Integrated Thermionic Coolers. Applied Physics Letters, Vol.71. no.9 (September 1, 1997), pp.1234-1236.
Специалисты в области применения тонких барьерных материалов признают необходимость чистоты и отсутствия загрязнений, таких как бактерии, инородные частицы, пыль и т.п. Важно также обеспечить гладкую поверхность подложки, на которой размещается барьер.
Диэлектрики в чистом виде имеют исключительно высокие барьерные свойства. Например, типичная запрещенная зона диэлектрика составляет 4-6 эВ. Таким уровнем энергии крайне сложно термически возбудить электроны, чтобы получить значимый ток. Примеси и дефекты кристаллической решетки в диэлектриках создают локальные проводящие зоны, которые создают более низкие барьеры.
Поведение дефектов кристаллической решетки и примесей в диэлектриках не было достаточно изучено (см., например, публикацию Hill, R.M. Single Carrier Transport in Thin Dielectric Films. Amsterdam, Elsevier Publishing Co., 1967, pp.39-68). Высоту барьера можно регулировать посредством изменения вида примеси и ее концентрации. Проводимость за счет многоступенчатого туннелирования через дефекты также создает некоторую проводимость при низкой энергии электронов.
Специалистам известно, что существуют разные методы осаждения, которые можно применять для получения ультратонких диэлектрических покрытий, включающие, не ограничиваясь перечисленным, химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ), физическое осаждение из паровой фазы (ФОПФ) в их разных формах, например магнетронное, электронно-лучевое, импульсно-лазерное осаждение или их эквиваленты. Известно, что эти методы осаждения могут обеспечить слои толщиной 10-500 из таких диэлектриков, как Аl2O3 и SiO2.
Для барьера 14, разделяющего электроны по энергии, можно также использовать не диэлектрики, а полупроводники. Так как для требуемого значения высоты барьера можно выбрать барьер на границе раздела металл-полупроводник, потенциальный барьер металл-полупроводник можно более легко регулировать, чем переход металл-диэлектрик-металл. Переход металл-полупроводник обладает свойствами туннелирования для сильно вырожденных полупроводников, например сильно легированных полупроводников, что позволяет получать тонкие потенциальные барьеры.
Можно использовать три типа полупроводниковых барьеров: (1) проводящий или легированный материал 62/ полупроводник n-типа 64/ полупроводник р-типа 66/ проводящий или легированный материал 68 (см. фиг.10; следует также отметить, что слои n-типа и р-типа можно поменять местами); (2) проводящий или легированный материал 70/ полупроводник n-типа 72/ проводящий или легированный материал 74 (см. фиг.11) и (3) проводящий или легированный материал 76 /полупроводник р-типа 78/ проводящий или легированный материал 80 (см. фиг.12). В данном варианте воплощения изобретения электроны, инжектированные в область р-типа, могут ускоряться локальным электрическим полем. Примеры полупроводниковых материалов приводятся в следующих публикациях, упоминаемых здесь для сведения: См. Landolt-Bornstein, Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, Group III: Crystal and Solid State Physics (1982) Vol. 17b-17i and (1987) Vol.22a Semiconductors. Madelung, О. Data in Science и Technology. Semiconductors Other than Group IV Elements and III-V Compounds. N.Y., Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1992, pp.1-153. Conwell, E.M., Semiconductors I, Bulletin of American Physical Society, Vol.10 (June 14, 1965), р.593. Hall R.N. and Racette J.H. Band Structure Parameters Deduced from Tunneling Experiments, Journal of Applied Physics, Supp. to Vol.32, no.10 (October 1961), pp.2078-2081.
При энергии Eg запрещенной зоны первый барьер будет иметь экспоненциальный множитель Eg и второй экспоненциальный множитель, равный приблизительно Еg/2 (без барьера Шотки, связанного с поверхностными дефектами и кристаллографией).
Высота барьеров для полупроводников ниже, чем у соответствующих барьеров для диэлектриков. Толщина барьера 14 не является столь важной в случае полупроводника, а высоту барьера можно отрегулировать путем использования соответствующего полупроводникового материала. Например, толщина полупроводника может составлять порядка сотен ангстрем (или больше) по сравнению с десятками ангстрем, требуемых для диэлектриков. Более толстый барьер 14 изготовить гораздо легче, потому что он менее восприимчив к микроотверстиям, пыли и другим загрязнениям. Кроме того, ток экспоненциально зависит от высоты барьера.
Из уравнения Ричардсона с полупроводником, имеющим высоту барьера φ , равную 150 мэВ, плотность тока при комнатной температуре очень высокая - приблизительно ≥ 106A/cм2 и ~ 104А/см2 при φ , равной около 300 мэВ. В данном варианте можно использовать полупроводники, имеющие высоту барьера меньше чем 0,6-0,7 эВ, так как они позволяют получить достаточно высокую плотность тока (>1А/см2).
Барьер 81 с резонансным туннелированием (РТ) содержит два или больше барьеров 82 и 86, удаленных друг от друга на расстояние 84, которое достаточно для того, чтобы электроны образовали стоячую волну (фиг.13). Расстояние 84 типично составляет 100 или меньше и требует применения прецизионного метода осаждения, такого как молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) или ее эквиваленты. Физика и технология устройств с РТ описаны в работе Mizuta, H. and Tanoue, T. Physics and Applications of Resonant Tunnelling Diodes. Cambridge University Press, 1995, pp.1-235, упоминаемой здесь для сведения.
Преимущество барьера 81 с резонансным туннелированием состоит в его избирательном пропускании, зависящем от энергии электрона. Пример вероятности пропускания для конкретной гетероструктуры GaAs-AlxGa1-xAs показан на фиг.14. Существует несколько пиков пропускания, каждый из которых является кратным основным гармоникам. Основные гармоники РТ можно настроить на первые фононные гармоники материала эмиттера, такого как TiH2. Высшие гармоники будут согласовываться автоматически, обеспечивая тем самым отделение электронов от конца распределения Ферми-Дирака, что обеспечивает более высокие эффективности. Токи утечки РТ очень малы по сравнению с другими видами барьеров. Например, вероятность того, что электрон с энергией 0,1 эВ проникнет в РТ барьер 81, намного ниже, чем для электрона с энергией 0,25 эВ. Эффективность такого типа разделения обеспечивает высокий кпд преобразователя.
3. Коллектор
Чтобы гарантировать правильную работу преобразователя, материал коллектора 16 должен иметь следующие свойства. Коллектор 16 должен обеспечивать тепло- и электропроводность. На фиг.15А изображен коллектор 16, имеющий подложку 88, которая не проводит электрический ток, покрытую проводящим или легированным слоем 90 для электропроводности. Если коллектор 16 используется в качестве подложки для разделяющего электроны барьера 14, его необходимо отполировать до получения шероховатости поверхности, превосходящей толщину барьера 14. Например, при толщине барьера 14 150-200 шероховатость поверхности на всем коллекторе 16 должна быть лучше чем 50. Металлы, отвечающие требованиям шероховатости <50, известны в металлооптической промышленности. Такие металлы включают, не ограничиваясь перечисленным, Сu, Мо, W, Al, их комбинации или их эквиваленты.
Альтернативное решение состоит в том, чтобы использовать оптически отполированные диэлектрические или полупроводниковые коллекторы 16, которые имеют хорошую теплопроводность и покрыты проводящим или легированным материалом для достижения требуемой электропроводности. Такие материалы включают, не ограничиваясь перечисленным, кремний, арсенид галлия, сапфир, кварц (кварцевое стекло) или их эквиваленты. На этих материалах можно легко обеспечить шероховатость поверхности лучше чем 10. Стекло имеет низкую теплопроводность 1-2 Вт/(м· К) и поэтому применимо только в преобразователях с низкой плотностью энергии. Для более требовательных применений можно использовать тугоплавкие монокристаллы и алмаз.
В вариантах изобретения с использованием материала с высокой фононной энергией в качестве эмиттера 12 коллектор 16 не должен иметь высокоэнергетическую составляющую в своем фононном спектре. Более того, материал коллектора 16 должен иметь атомную массу, достаточную, чтобы отсекать спектр ниже kT, так как фононная частота нормально уменьшается с массой атома металла. Перечень металлов, удовлетворяющих данному критерию, приведен в публикациях Landolt-Bornstein, Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, Group Ill: Crystal and Solid State Physics (1981) Vol.13a. Metals: Phonons and Electron States. Fermi Surfaces, стр. 7-180, и Khotkevich et al. Atlas of Point Contact Spectra of Electron-Phonon Interactions in Metals (1995), упоминаемых здесь для сведения. Примеры таких металлов включают, не ограничиваясь перечисленным, Au, Bi, Hf, Pb, Pt, W, Zr, Та и Sn.
Коэффициент теплового расширения материала коллектора 16 предпочтительно должен быть согласован с коэффициентом теплового расширения материала барьера 14, чтобы предотвратить отслаивание покрытия во время работы преобразователя в условиях циклического воздействия температур. Кроме того, материал коллектора 16 должен иметь достаточную механическую целостность, чтобы выдержать рабочие температуры.
Если материалы барьера 14 и коллектора 16 не выбраны таким образом, чтобы предотвратить обратную утечку электронов через барьер 14, то необходимо поместить электропроводящий, согласующийся с барьером материал 92 между коллектором 16 и барьером 14 (см. фиг.15В). Правило выбора согласующегося с барьером материала 92, имеющего работу выхода электронов φ с, для материала эмиттера 12, имеющего работу выхода электронов φ е, и материала барьера 14, имеющего работу выхода электронов φ b, таково: φ с>φ b>φ е. Фактический Δ φ зависит от рабочих температур и применения.
Электронная энергия в эмиттере 12, барьере 14 и коллекторе 16 будет располагаться в соответствии с их работой выхода электронов, если измерять энергию электронов относительно энергетического уровня вакуума как контрольного уровня. При слишком низкой работе выхода материала коллектора 16 коллектор 16 действует как дополнительный барьер для испускаемых электронов и поэтому его следует избегать. Очень высокую работу выхода имеют такие металлы, как Pt или Ir, и они являются предпочтительными. Однако они могут не потребоваться, если материал эмиттера имеет низкую работу выхода электронов.
4. Примеры
4(а) Преобразователь с диэлектрическим барьером
Преобразователь был собран с использованием эмиттера, содержащего тантал-гидридный порошок 17, расположенный в сотовой структуре 18 (см. фиг.3). Преобразователь собирали на жесткой стойке микроскопа со столом для микроскопического линейного позиционирования, обеспечивающим регулировку в интервале ±0,5 микрон. Патронный нагревательный элемент (Omega, 100 Вт) запитывался от регулируемого источника постоянного тока, а тепловой контакт с тантал-гидридным порошком был обеспечен с помощью полированного медного стержня. Нагревательный элемент и стержень были заключены в изоляционный материал Масоr и подпружинены к стойке микроскопа. Водоохлаждаемый теплоотвод, выполненный из меди, был установлен на позиционирующем столе с держателем дополнительного зеркала лазера, что позволяло юстировать контактирующие плоскости в трех направлениях. Охлаждающую воду подавали из большого резервуара при комнатной температуре с помощью шлангового насоса со стабильностью ±0,5° С в течение одного часа. Температуру медных стержней измеряли с помощью двух платиновых РТД, присоединенных к мультиметру Keithly 2001 для получения данных (с точностью ±0,02° С). Корпус из нержавеющей стали каждого РТД также использовали в качестве электрических проводов для образования соединительной цепи между эмиттером и коллектором. Напряжение в этой внешней цепи измеряли с помощью нановольт-метра модели Hewlett Packard НР34420А (Rn=10 гигаOм).
Вольт-амперную характеристику (ВАХ) образца измеряли с помощью внешнего источника питания Керсо АВС 25-1DM и прибора Keithly 2001 в качестве амперметра. Магазин сопротивлений (с точностью 1%) был подсоединен параллельно с цепью, что допускало нагрузки до 0,5 ГОм без помех для нановольтметра. Вольт-амперную характеристику определяли посредством измерений напряжения-нагрузки. Эмиттерные порошки 17 включали частицы либо ТаН, либо TiH2, которые были измельчены на шаровой мельнице от исходного размера 10-20 микрон до получения частиц со средним размером 0,2-0,3 микрон. Эмиттер был изготовлен либо посредством выпуска порошка 17 в сотовую структуру 18 с низкой теплопроводностью, приклеенную к медной пластине, либо посредством сушки суспензии порошка в спирте на медной пластине. Сотовая структура 18, использованная в данном опытном образце, была изготовлена компанией Goodfellow Corporation, Пенсильвания. Сотовая структура имела артикул AR312610 и следующие параметры: толщина 5 мм, стенка ячейки 0,05 мм и размер ячейки 3 мм.
Были испытаны разные подложки коллектора, включая металлизированные, оптически полированный сапфир, оптически полированные ковар и молибден и металлизированное оптическое стекло. Согласующийся с барьером материал 92 толщиной 200-500 осаждали на подложку 90, например, из Та для эмиттера из ТаН. Диэлектрические слои из Аl2O3 осаждали методом физического осаждения из паровой фазы, магнетронного распыления (ФОПФ) или химического осаждения из паровой фазы (ХОПФ). Тщательный контроль концентрации примеси или дефектов на образцах коллектора, осажденных обоими средствами, не производился. Минимальная достигнутая толщина барьера, при которой не возникало коротких замыканий на площади 1 см2, была приблизительно 250. В некоторых образцах закорачивание барьера не происходило при комнатной температуре, но возникало при 35-40° С. Максимальное наблюдаемое напряжение было 0,22 В при использовании диэлектрических барьеров с разностью температур 35° С между эмиттером и коллектором. Максимальный наблюдаемый ток был около 2 мкА. Некоторые образцы имели вольтамперную характеристику S-типа, типичную для туннельных диодов (фиг.16). На фиг.16 температура эмиттера была приблизительно 31,96° С, а разность температур между эмиттером и коллектором была приблизительно 11,06° С. S-образная ВАХ 94 не является плавной, что предполагает наличие локализованной зоны проводимости в аморфном диэлектрике. Некоторые образцы имели вольтамперные характеристики 96 и 98, напоминающие начальную часть туннельной S-образной ВАХ (фиг.17). Для ВАХ 96 температура эмиттера была приблизительно 22,5° С, а разность температур между эмиттером и коллектором была приблизительно 3,1° С. Для ВАХ 98 температура эмиттера была приблизительно 24,5° С, а разность температур между эмиттером и коллектором была приблизительно 5,4° С. На фиг.18 линия 100 показывает зависимость напряжения от температурного градиента, которая была в основном линейной для большинства образцов. Линейная линия V(T) 100 указывает на фононный механизм, который должен иметь линейную зависимость от теплового потока через образец. Тепловой поток является линейной функцией разности температур, тогда как распределение электронов является экспоненциальной функцией температуры.
Эти эксперименты послужили исходным контрольно-проверочным испытанием преобразователя с напряжением на выходе до 10-15 мВ/К, что значительно выше, чем у любого известного термоэлектрического устройства. Плотность тока у преобразователя с барьером из Al2O2 была низкой, что ожидается при относительно толстых барьерах и отсутствии контроля зоны проводимости. Однако зону проводимости можно подобрать. В литературе есть сообщения о непрерывных слоях Al2O3, некоторые из которых имеют величину всего 20, что позволяет получить усиление по току в 106 раз.
4(b). Преобразователь с полупроводниковым барьером
Преобразователь был выполнен с применением покрытий РbТе в качестве полупроводникового барьера, которые осаждались методом магнетронного распыления. Мишенью магнетронного распыления был РbТе р-типа с чистотой 99,99%, легированный Аl до 0,3-0,5 ат.%. РbТе имеет высокую работу выхода электронов (4,8-5,1 эВ), что создает проблемы с образованием барьера, который бы предотвратил обратный поток электронов. Только ограниченное число металлов имеет более высокую работу выхода электронов, такие как Pt и Аu. Отполированная стеклянная подложка была покрыта слоем Та толщиной 3000 для электропроводности, 500 золота для согласования с барьером и 350 РbТе в качестве барьерного материала. Высота барьера Шотки в данном случае была неизвестна.
При температурах ФОПФ 100-200° С РbТе обычно образует кристаллическое покрытие. Температура осаждения образца в данном случае была 30-100° С, поэтому не исключено аморфное покрытие.
Результаты экспериментов показаны в приведенной ниже таблице 2, где использовался эмиттер из порошка ТаН с площадью поперечного сечения 17 мм2. Температура эмиттера была 26,9° С, а температура коллектора 22,0° С.
Эти результаты показывают, что ток через барьер, по-видимому, не возникал, так как разброс напряжения был слишком малым, например 5,2 мВ, по сравнению с ожидаемым пределом выше 100 мВ. Это значит, что действительный потенциальный барьер в данном случае был больше 1 эВ или близок к нему. Такая проводимость представляется подобной проводимости, поддерживаемой фононами зоны проводимости примеси в диэлектрике. Тем не менее, при пересчете эффективность данного устройства составила 5,7% идеального цикла Карно без учета теплопроводности воздуха. КПД составляет 6,6% с учетом теплопроводности воздуха при температуре 300К и разности температур 4,9К. Погрешности измерений были незначительными: 10-3% по напряжению, 1% по сопротивлению (току) и 0,02° С по температуре. Тепловой дрейф во время экспериментов был меньше чем 0,2° С.
4(с). Преобразователь с полупроводниковым барьером
Преобразователь, аналогичный по конструкции преобразователю, описанному в разделе 4(b), был изготовлен из такой же мишени распыления из РbТе (легированной Аl до 0,3-0,5 ат.%). Основное различие между данным преобразователем и тем, который был описан в разделе 4(b), состоит в подложке коллектора, которая была отполирована до шероховатости поверхности алюминия 50 RMS (15× 12× 3 мм3). Аl был покрыт 3000 Та и 300 Pt. Слой РbТе сверху слоя Pt имел толщину 240. Эмиттер также содержал микросферы TiH.
Эксперимент проводился при температуре эмиттера 31±0,5° С и разности температур между эмиттером и коллектором 7,5±0,5° С. Полученная вольт-амперная характеристика 102 при изменяющейся нагрузке резистора показана на фиг.19.
Разброс напряжения был достаточным, чтобы походить на перенос тока через барьер, в отличие от ВАХ, полученной в разделе 4(b). Оценки эффективности было невозможно выполнить, потому что подложка из А1 имеет высокую теплопроводность. Однако производительность данного преобразователя выше, чем полученная в разделе 4(b).
5. Варианты с охлаждением
Главные элементы термоэлектронного преобразователя 104, работающего на охлаждение (фиг.20), по существу те же самые, что и в термоэлектронном преобразователе 10 для преобразования теплоты в электричество, описанном выше. Существенное различие состоит в том, что переносу носителей способствует внешнее электрическое поле Eext и эмиттер 12 соединен с тепловой нагрузкой. Эмиттер 12 термически изолирован изоляционным материалом 106. В термоэлектронном преобразователе 104, показанном на фиг.20, вместо нагретого эмиттера 12, как при преобразовании теплоты в электричество, охлаждается тепловая нагрузка тепловым потоком Qнагрузка к эмиттеру 12. Обратная поверхность коллектора 16 действует как теплообменник, а тепловой поток Qoбмен рассеивает теплоту горячих электронов. Специалистам в области теплообменников известно, что существует множество средств осуществления теплообмена, включая без ограничения воздушное и жидкое охлаждение или их эквиваленты.
В дальнейшем описываются конфигурации барьера, которые обеспечивают большое тепловое разделение между эмиттером 12 и коллектором 16.
Следует отметить, что поддерживаемый фононами перенос электронов менее важен в варианте с охлаждением, чем в вариантах преобразования теплоты в электричество, потому что режим охлаждения зависит в основном от рабочего напряжения. Например, фононы не могут дать усиление больше чем 0,3 эВ при значимых токах. Рабочее напряжение можно получать от внешнего источника напряжения Eext.
На фиг.21 изображен термоэлектронный преобразователь 108, работающий на охлаждение, в котором использован барьер 14 в форме точечных контактов. Барьер 14 может содержать, например, сферические полупроводниковые частицы подобно варианту на фиг.1.
Барьер 14, показанный на фиг.22, содержит частицы, имеющие тонкий полупроводниковый слой 114, позволяющий осуществлять баллистический перенос носителей, проводящий или легированный слой 112 для согласования электропроводности и работы выхода электронов, и материал 110 сердцевины (фиг.22). Материал 110 сердцевины может быть диэлектриком, проводящим или легированным материалом, полупроводником или пластиком, если он достаточно твердый и имеет подходящую рабочую температуру и коэффициент теплового расширения. В этом варианте одна сторона частицы будет работать как эмиттер, а другая - как коллектор. Также важно отметить, что проводящий или легированный слой 112 должен иметь значение работы выхода электронов, находящееся между показателями эмиттера 12 и коллектора 16.
6. Применение
Так как преобразование энергии составляет основу современной цивилизации, эффективный преобразователь энергии может найти многочисленные применения, например, на существующих электростанциях общего пользования, солнечных электростанциях, в бытовых источниках электроэнергии, бытовых солнечных источниках электроэнергии, автомобильных, морских, солнечных морских, портативных электронных приборах, теплонасосных установках, холодильной технике (для охлаждения, кондиционирования воздуха и т.п.), в космических применениях и так далее.
Электростанции производят огромное количество отходящей теплоты с потенциалом до 300°С. Преобразование отходящей теплоты с эффективностью Карно 20-40% увеличит общую производительность станции на 10-20% с эквивалентной экономией топлива.
Распространение недорогих преобразователей позволит уменьшить капиталовложения в солнечные концентраторы с более высоким кпд, чем в современных: пароэлектрических циклах. Более низкие рабочие температуры также позволят снизить эксплуатационные расходы.
Бытовые источники электроэнергии на основе прямого преобразования теплоты в электрическую энергию идеальны для удаленных мест, куда трудно или неудобно прокладывать линии электропередач. Источником тепла может служить ископаемое топливо или солнечные концентраторы. Солнечные концентраторы могут быть также в форме нагреваемых солнцем бассейнов, использующих разности дневной и ночной температур. Несколько сот кубических метров воды с поверхностью сто квадратных метров и покрытием сможет обеспечить электричеством дом в районах с разностью температур около 10° С.
Термоэлектронный преобразователь в комбинации с обычным двигателем, приводящим в действие электрический генератор и электрический мотор, существенно повысит пробег автомобиля.
Прямое преобразование энергии может найти широкое применение в электрических автомобилях. В одном применении используется термоэлектронное устройство с рабочими температурами до около 150-200° С для повышения общего кпд. Другим применением является автомобиль с электрическим приводом и обычным двигателем, связанным с электрическим генератором, имеющим батарею преобразователей в качестве промежуточного радиатора.
Использование в двигателях и силовых установках также походит для морских применений. Можно также использовать солнечные концентраторы в виде паруса. Комбинация легких и недорогих пластиковых линз Френеля с термоэлектронными преобразователями может быть встроена в современные жесткие паруса в виде крыла, что позволит использовать энергию ветра и солнца для движения судна с солнечной составляющей паруса около 100-200 Вт/м2.
Так как преобразователь может использовать очень небольшие градиенты температур в автономном режиме, можно получить температурный градиент между теплоотводами с асимметричным теплообменом на поверхности (например, один теплоотвод может быть теплоизолирован). Также система будет работать, когда что-то выходит из строя, охлаждая атмосферу и вырабатывая электричество. В заключение следует отметить, что предложенные способ и устройство представляют существенное усовершенствование современного состояния техники в области термоэлектронного преобразования энергии.
Изобретение может быть воплощено в других конкретных формах, не выходя за рамки его изобретательского замысла или существенных признаков.
Claims (29)
1. Твердотельный термоэлектронный преобразователь, содержащий электро- и теплопроводящий эмиттер электронов, электро- и теплопроводящий коллектор электронов для приема электронов с эмиттера, барьер, расположенный между эмиттером и коллектором, для фильтрации электронов высокой энергии, переносимых с эмиттера на коллектор, один или несколько электро- и теплопроводящих частичных поверхностных контактов, выполненных заодно с эмиттером, барьером или коллектором и расположенных между эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией и в тесном контакте с ними, тепло- и электроизоляционный промежуток рядом с частичными поверхностными контактами и эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией.
2. Устройство по п.1, в котором эмиттер содержит металл, металлический сплав, полупроводниковый материал или легированный полупроводниковый материал.
3. Устройство по п.1, в котором эмиттер содержит электро- и теплопроводящий слой на подложке.
4. Устройство по п.1, в котором эмиттер содержит материал, имеющий спектры с высокой фононной энергией.
5. Устройство по п.4, в котором упомянутый материал содержит TiHx, VHx, ZrHx, NbHx, TaHx, ScHx, YHx, ThHx, UНx, гидриды всех редкоземельных металлов или их комбинации.
6. Устройство по п.1, в котором эмиттер содержит подложку из ВН, В4С, ВN (гексагонального), BN (кубического), алмаза или их комбинации, при этом между подложкой и барьером расположен проводящий или легированный слой.
7. Устройство по п.6, в котором толщина упомянутого проводящего или легированного слоя меньше, чем средняя длина свободного пробега электронов в нем.
8. Устройство по п.1, в котором коллектор содержит металл, металлический сплав, полупроводник или легированный полупроводниковый материал.
9. Устройство по п.1, в котором коллектор содержит электро- и теплопроводящий слой на подложке.
10. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит согласующийся с барьером материал, расположенный между барьером и коллектором, для предотвращения обратной утечки электронов.
11. Устройство по п.1, в котором барьер содержит Si, Ge n- типа, Ge р-типа, GaAs n-типа, InAs n-типа, GaSb n-типа, InSb n-типа, Sb, PbS n-типа, PbSe n-типа, Сu2O p-типа, Se р-типа, CDs n-типа, DySi2, IrSi3, HgxCdx-1, Te, Ge p-типа, аморфный В, LaB6, YbB6, Pd2Si, PbTe n-типа, GaAs p-типа, InP n-типа или их комбинации.
12. Устройство по п.1, в котором барьер является барьером с резонансным туннелированием.
13. Устройство по п.12, в котором упомянутый барьер с резонансным туннелированием содержит два или более барьеров с промежутком между ними, позволяющим электронам образовать стоячую волну.
14. Устройство по п.1, в котором барьер является подвижным барьером.
15. Устройство по п.14, в котором упомянутый подвижный барьер содержит микросферы, микропроволоку или неподвижные столбики.
16. Устройство по п.1, в котором барьер содержит диэлектрик.
17. Устройство по п.16, в котором упомянутый диэлектрик является аморфным Аl2О3 или SiO2.
18. Устройство по п.1, в котором барьер содержит первый проводящий или легированный слой, слой полупроводника n-типа, слой полупроводника р-типа и второй проводящий или легированный слой.
19. Устройство по п.1, в котором барьер содержит первый проводящий или легированный слой, слой полупроводника n-типа и второй проводящий или легированный слой.
20. Устройство по п.1, в котором барьер содержит первый проводящий или легированный слой, слой полупроводника р-типа и второй проводящий или легированный слой.
21. Устройство по п.1, в котором один или несколько частичных поверхностных контактов имеют форму точечных контактов.
22. Устройство по п.1, в котором один или несколько частичных поверхностных контактов являются контактами в форме параболы, эллипса, криволинейными контактами или их комбинацией.
23. Устройство по п.1, в котором один или несколько частичных поверхностных контактов содержат нанотрубки, частицы, дендриты или их комбинации.
24. Устройство по п.1, в котором изоляционный промежуток содержит вакуум или непроводящий газ.
25. Устройство по п.1, в котором эмиттер соединен с тепловой нагрузкой и между эмиттером и коллектором приложен электрический потенциал, а не нагрузка, при этом коллектор дополнительно содержит обратную поверхность, действующую в качестве теплообменника.
26. Устройство по п.1, которое содержит электрическую нагрузку, подключенную к эмиттеру и коллектору.
27. Способ изготовления твердотельного термоэлектронного преобразователя для преобразования теплоты в электричество, заключающийся в том, что используют электро- и теплопроводящий эмиттер электронов, используют электро- и теплопроводящий коллектор электронов для приема электронов с эмиттера, формируют барьер, расположенный между эмиттером и коллектором, для фильтрации электронов высокой энергии, переносимых с эмиттера на коллектор, формируют один или несколько электро- и теплопроводящих частичных поверхностных контактов, выполненных заодно с эмиттером, барьером или коллектором и расположенных между эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией и в тесном контакте с ними, формируют тепло- и электроизоляционный промежуток рядом с частичными поверхностными контактами и эмиттером и барьером, или барьером и коллектором, или их комбинацией.
28. Способ по п.27, при котором эмиттер соединяют с тепловой нагрузкой и между эмиттером и коллектором прикладывают электрический потенциал, а не нагрузку, при этом коллектор дополнительно содержит обратную поверхность, действующую в качестве теплообменника.
29. Способ по п.27, при котором устанавливают электрическую нагрузку, которую подключают к эмиттеру и коллектору.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12390099P | 1999-03-11 | 1999-03-11 | |
US60/123,900 | 1999-03-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001127535A RU2001127535A (ru) | 2003-08-20 |
RU2233509C2 true RU2233509C2 (ru) | 2004-07-27 |
Family
ID=22411572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001127535/28A RU2233509C2 (ru) | 1999-03-11 | 2000-03-06 | Гибридный термоэлектронный преобразователь энергии и способ |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6489704B1 (ru) |
EP (1) | EP1166369A4 (ru) |
JP (1) | JP4422917B2 (ru) |
KR (1) | KR100666157B1 (ru) |
CN (1) | CN1197177C (ru) |
AU (1) | AU762276B2 (ru) |
CA (1) | CA2367686C (ru) |
IL (2) | IL145350A0 (ru) |
MX (1) | MXPA01009136A (ru) |
RU (1) | RU2233509C2 (ru) |
WO (1) | WO2000059047A1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018036599A1 (en) | 2016-08-26 | 2018-03-01 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu "Constanta" | The converter of ambient thermal energy to electric power |
RU2664676C1 (ru) * | 2017-05-31 | 2018-08-21 | Владимир Федорович Харламов | Преобразователь теплоты в энергию переменного электрического тока |
US11703256B2 (en) | 2018-01-30 | 2023-07-18 | Gerald BÖHM | Apparatus and method for establishing a temperature gradient |
WO2024010483A1 (ru) * | 2022-07-06 | 2024-01-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Технология Твердотельного Охлаждения" | Твердотельное охлаждающее устройство |
RU2811494C2 (ru) * | 2018-01-30 | 2024-01-12 | Геральд БЁМ | Устройство и способ для создания температурного градиента, способ передачи электрической энергии |
Families Citing this family (129)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040189141A1 (en) * | 1997-09-08 | 2004-09-30 | Avto Tavkhelidze | Thermionic vacuum diode device with adjustable electrodes |
US6680214B1 (en) | 1998-06-08 | 2004-01-20 | Borealis Technical Limited | Artificial band gap |
KR100445317B1 (ko) * | 1999-02-24 | 2004-08-18 | 조창제 | 열 운동 전자 정류 장치 및 이를 이용하여 물체 열을 전기에너지로 전환하는 방법 |
MXPA01009136A (es) | 1999-03-11 | 2003-07-14 | Eneco Inc | Convetidor termionico hibrido y metodo. |
US7109408B2 (en) * | 1999-03-11 | 2006-09-19 | Eneco, Inc. | Solid state energy converter |
WO2002029908A1 (en) | 2000-10-04 | 2002-04-11 | Leonardo Technologies, Inc. | Thermoelectric generators |
US6608250B2 (en) * | 2000-12-07 | 2003-08-19 | International Business Machines Corporation | Enhanced interface thermoelectric coolers using etched thermoelectric material tips |
US6467275B1 (en) * | 2000-12-07 | 2002-10-22 | International Business Machines Corporation | Cold point design for efficient thermoelectric coolers |
US20030034065A1 (en) * | 2001-08-14 | 2003-02-20 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method and device for selectively emitting photons |
AU2002361643A1 (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-18 | Borealis Technical Limited | Thermotunnel converter |
US20050184603A1 (en) * | 2001-08-28 | 2005-08-25 | Martsinovsky Artemi M. | Thermotunnel converter with spacers between the electrodes |
US6949873B2 (en) * | 2002-03-08 | 2005-09-27 | Chien-Min Sung | Amorphous diamond materials and associated methods for the use and manufacture thereof |
US8574663B2 (en) | 2002-03-22 | 2013-11-05 | Borealis Technical Limited | Surface pairs |
US6946596B2 (en) * | 2002-09-13 | 2005-09-20 | Kucherov Yan R | Tunneling-effect energy converters |
GB0224300D0 (en) * | 2002-10-20 | 2002-11-27 | Tavkhelidze Avto | Thermoelectric material with intergrated broglie wave filter |
US6975060B2 (en) * | 2003-01-30 | 2005-12-13 | Donald Styblo | Meso-to-micro-scaleable device and methods for conversion of thermal energy to electrical energy |
WO2004084272A2 (en) * | 2003-03-13 | 2004-09-30 | Eneco, Inc. | Solid state energy converter |
GB0313317D0 (en) * | 2003-06-10 | 2003-07-16 | Tavkhelidze Avto | Multiple tunnel junction thermotunnel device on the basis of ballistic electrons |
US20050051208A1 (en) * | 2003-06-17 | 2005-03-10 | Mount Robert L. | System for transferring heat in a thermoelectric generator system |
JPWO2005008073A1 (ja) * | 2003-07-18 | 2006-08-31 | 赤松 則男 | 熱発電装置装備自動車 |
US7241479B2 (en) * | 2003-08-22 | 2007-07-10 | Clemson University | Thermal CVD synthesis of nanostructures |
US20060180829A1 (en) * | 2003-09-22 | 2006-08-17 | Artemi Markovich Martsinovsky | Tunneling gap diodes |
US20050074645A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-07 | Fattic Gerald Thomas | Apparatus and method for solid oxide fuel cell and thermionic emission based power generation system |
CN100424905C (zh) * | 2003-10-07 | 2008-10-08 | 松下电器产业株式会社 | 热电变换元件及其制造方法、使用该热电变换元件的冷却装置以及该冷却装置的控制方法 |
US6854273B1 (en) | 2003-10-20 | 2005-02-15 | Delphi Technologies, Inc. | Apparatus and method for steam engine and thermionic emission based power generation system |
US7327026B2 (en) | 2003-11-12 | 2008-02-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vacuum diode-type electronic heat pump device and electronic equipment having the same |
JP2005158917A (ja) | 2003-11-25 | 2005-06-16 | Sharp Corp | 電子ヒートポンプ装置、レーザ部品、光ピックアップおよび電子機器 |
US6969679B2 (en) * | 2003-11-25 | 2005-11-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Fabrication of nanoscale thermoelectric devices |
WO2005060369A2 (en) * | 2003-12-12 | 2005-07-07 | Robert Indech | Apparatus and method for facilitating nuclear fusion |
US7508110B2 (en) * | 2004-05-04 | 2009-03-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Surface plasmon coupled nonequilibrium thermoelectric devices |
US7305839B2 (en) | 2004-06-30 | 2007-12-11 | General Electric Company | Thermal transfer device and system and method incorporating same |
US20060068611A1 (en) * | 2004-09-30 | 2006-03-30 | Weaver Stanton E Jr | Heat transfer device and system and method incorporating same |
US7260939B2 (en) | 2004-12-17 | 2007-08-28 | General Electric Company | Thermal transfer device and system and method incorporating same |
GB0501413D0 (en) | 2005-01-24 | 2005-03-02 | Tavkhelidze Avto | Method for modification of built in potential of diodes |
WO2006091736A2 (en) | 2005-02-23 | 2006-08-31 | Arroyo Video Solutions, Inc. | Fast channel change with conditional return to multicasting |
US7798268B2 (en) | 2005-03-03 | 2010-09-21 | Borealis Technical Limited | Thermotunneling devices for motorcycle cooling and power generation |
US7589348B2 (en) * | 2005-03-14 | 2009-09-15 | Borealis Technical Limited | Thermal tunneling gap diode with integrated spacers and vacuum seal |
US7498507B2 (en) | 2005-03-16 | 2009-03-03 | General Electric Company | Device for solid state thermal transfer and power generation |
NL1029477C2 (nl) * | 2005-07-08 | 2007-04-18 | Innovy | Energie-omzetinrichting, generator en warmtepomp voorzien daarvan en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. |
US8053947B2 (en) * | 2005-12-14 | 2011-11-08 | Kriisa Research, Inc. | Device for converting thermal energy into electrical energy |
US7427786B1 (en) | 2006-01-24 | 2008-09-23 | Borealis Technical Limited | Diode device utilizing bellows |
BG109419A (bg) * | 2006-01-27 | 2007-07-31 | БОЗЕВ Иван | Метод и устройство за преобразуване на топлинна енергия в електрическа енергия и на електрическа енергия в топлинна енергия |
US8713195B2 (en) | 2006-02-10 | 2014-04-29 | Cisco Technology, Inc. | Method and system for streaming digital video content to a client in a digital video network |
KR20090009276A (ko) * | 2006-05-02 | 2009-01-22 | 비콘 테크놀로지스 아베 | 고체 상태의 냉각 또는 발전 장치 및 그 제조 방법 |
US20070289869A1 (en) * | 2006-06-15 | 2007-12-20 | Zhifei Ye | Large Area Sputtering Target |
US8159108B2 (en) * | 2006-06-23 | 2012-04-17 | Rasor Ned S | Integrated thermoelectric/ thermionic energy converter |
US8227885B2 (en) | 2006-07-05 | 2012-07-24 | Borealis Technical Limited | Selective light absorbing semiconductor surface |
US8102096B2 (en) * | 2006-08-30 | 2012-01-24 | Tempronics, Inc. | Closely spaced electrodes with a uniform gap |
GB0617934D0 (en) | 2006-09-12 | 2006-10-18 | Borealis Tech Ltd | Transistor |
GB0618268D0 (en) | 2006-09-18 | 2006-10-25 | Tavkhelidze Avto | High efficiency solar cell with selective light absorbing surface |
US7448782B2 (en) * | 2006-12-06 | 2008-11-11 | Illume, L.L.C. | Thermoionic vehicle lamp assembly |
US20080149159A1 (en) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Mark Logan | Thermoenergy devices and methods for manufacturing same |
WO2008088393A2 (en) * | 2006-12-20 | 2008-07-24 | Solid State Cooling, Inc. | Thermoenergy devices and methods for manufacturing same |
US8816192B1 (en) | 2007-02-09 | 2014-08-26 | Borealis Technical Limited | Thin film solar cell |
US8188456B2 (en) * | 2007-02-12 | 2012-05-29 | North Carolina State University | Thermionic electron emitters/collectors have a doped diamond layer with variable doping concentrations |
US20090031733A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | General Electric Company | Thermotunneling refrigeration system |
EP2181460A4 (en) | 2007-08-21 | 2013-09-04 | Univ California | NANOSTRUCTURES WITH THERMOELECTRIC HIGH PERFORMANCE CHARACTERISTICS |
US7696668B2 (en) * | 2007-10-29 | 2010-04-13 | Ut-Battelle, Llc | Solid state transport-based thermoelectric converter |
US8003021B2 (en) * | 2007-11-08 | 2011-08-23 | Toyota Motor Engineering And Manufacturing North America, Inc. | Synthesis of Pb alloy and core/shell nanowires |
US20090250097A1 (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-08 | Eric Ting-Shan Pan | Solar-To-Electricity Conversion System |
US7700032B1 (en) | 2008-07-14 | 2010-04-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Formation of microspheres through laser irradiation of a surface |
GB2463117A (en) | 2008-09-08 | 2010-03-10 | Landa Lab Ltd | Generating electricity from the thermal motion of gas molecules |
US8921683B2 (en) * | 2008-11-04 | 2014-12-30 | Eaton Corporation | Combined solar/thermal (CHP) heat and power for residential and industrial buildings |
JP5282598B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2013-09-04 | 富士通株式会社 | 熱電変換素子の製造方法 |
JP5528736B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2014-06-25 | 株式会社デンソー | 熱電子発電素子 |
BR112012004203A2 (pt) * | 2009-08-27 | 2019-09-24 | Landa Labs 2012 Ltd | método e dispositivo para geração de eletricidade e método de fabricação do mesmo' |
US20110114146A1 (en) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | Alphabet Energy, Inc. | Uniwafer thermoelectric modules |
JP5450022B2 (ja) * | 2009-12-11 | 2014-03-26 | 株式会社デンソー | 熱電子発電素子 |
US8969703B2 (en) | 2010-09-13 | 2015-03-03 | Tempronics, Inc. | Distributed thermoelectric string and insulating panel |
US9240328B2 (en) | 2010-11-19 | 2016-01-19 | Alphabet Energy, Inc. | Arrays of long nanostructures in semiconductor materials and methods thereof |
US8736011B2 (en) | 2010-12-03 | 2014-05-27 | Alphabet Energy, Inc. | Low thermal conductivity matrices with embedded nanostructures and methods thereof |
US20120247527A1 (en) * | 2010-12-21 | 2012-10-04 | Alphabet Energy, Inc. | Electrode structures for arrays of nanostructures and methods thereof |
ITSA20110009A1 (it) * | 2011-04-28 | 2012-10-29 | Amato Giustino D | Cella solare - termoionica |
JP5397414B2 (ja) | 2011-05-26 | 2014-01-22 | 株式会社デンソー | 熱電子発電素子 |
CN103635121B (zh) | 2011-07-06 | 2016-10-12 | 坦普罗尼克斯公司 | 分布式热电加热和冷却的集成 |
US9051175B2 (en) | 2012-03-07 | 2015-06-09 | Alphabet Energy, Inc. | Bulk nano-ribbon and/or nano-porous structures for thermoelectric devices and methods for making the same |
US9257627B2 (en) | 2012-07-23 | 2016-02-09 | Alphabet Energy, Inc. | Method and structure for thermoelectric unicouple assembly |
US9638442B2 (en) | 2012-08-07 | 2017-05-02 | Tempronics, Inc. | Medical, topper, pet wireless, and automated manufacturing of distributed thermoelectric heating and cooling |
KR20150060798A (ko) | 2012-09-25 | 2015-06-03 | 포레시아 오토모티브 시팅, 엘엘씨 | 열소자를 구비한 차량 시트 |
US9082930B1 (en) | 2012-10-25 | 2015-07-14 | Alphabet Energy, Inc. | Nanostructured thermolectric elements and methods of making the same |
US9960336B2 (en) | 2013-01-08 | 2018-05-01 | Analog Devices, Inc. | Wafer scale thermoelectric energy harvester having trenches for capture of eutectic material |
US10224474B2 (en) | 2013-01-08 | 2019-03-05 | Analog Devices, Inc. | Wafer scale thermoelectric energy harvester having interleaved, opposing thermoelectric legs and manufacturing techniques therefor |
US10790403B1 (en) | 2013-03-14 | 2020-09-29 | nVizix LLC | Microfabricated vacuum photodiode arrays for solar power |
US10373812B2 (en) | 2013-04-11 | 2019-08-06 | William F. Paxton, IV | Enhanced thermonic energy converter and method of use |
US20140306575A1 (en) * | 2013-04-11 | 2014-10-16 | Vanderbilt University | Enhanced thermionic energy converter and applications of same |
JPWO2014208353A1 (ja) * | 2013-06-24 | 2017-02-23 | 三菱電機株式会社 | 太陽光発電装置用基板の製造方法および太陽光発電装置用基板の製造装置 |
US9607815B2 (en) * | 2013-09-12 | 2017-03-28 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Low work-function, mechanically and thermally robust emitter for thermionic energy converters |
WO2015066518A1 (en) | 2013-11-04 | 2015-05-07 | Tempronics, Inc. | Design of thermoelectric string, panel, and covers for function and durability |
WO2015157501A1 (en) | 2014-04-10 | 2015-10-15 | Alphabet Energy, Inc. | Ultra-long silicon nanostructures, and methods of forming and transferring the same |
CN105098053B (zh) * | 2014-05-09 | 2018-10-26 | 美国亚德诺半导体公司 | 晶片级热电能量收集器 |
RU2597875C1 (ru) * | 2015-04-02 | 2016-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Многоэлементный электрогенерирующий канал термоэмиссионного реактора-преобразователя |
US10109781B1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-10-23 | Face International Corporation | Methods for fabrication, manufacture and production of an autonomous electrical power source |
US9922791B2 (en) | 2016-05-05 | 2018-03-20 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Phosphorus doped diamond electrode with tunable low work function for emitter and collector applications |
US10121657B2 (en) | 2016-05-10 | 2018-11-06 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Phosphorus incorporation for n-type doping of diamond with (100) and related surface orientation |
US10704160B2 (en) | 2016-05-10 | 2020-07-07 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Sample stage/holder for improved thermal and gas flow control at elevated growth temperatures |
US10679834B2 (en) * | 2016-06-09 | 2020-06-09 | Ge Aviation Systems Llc | Hybrid solar generator |
CN107546088A (zh) * | 2016-06-24 | 2018-01-05 | 金耀 | 真空二极自激电磁场热管道发电管 |
JP6147901B1 (ja) * | 2016-07-29 | 2017-06-14 | 株式会社Gceインスティチュート | 熱電素子及び熱電素子の製造方法 |
JP2018034121A (ja) | 2016-09-01 | 2018-03-08 | 盛敏 小野 | 電子移動装置 |
US10418475B2 (en) | 2016-11-28 | 2019-09-17 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Diamond based current aperture vertical transistor and methods of making and using the same |
AU2018261367C1 (en) | 2017-05-02 | 2021-02-11 | Spark Thermionics, Inc. | System and method for work function reduction and thermionic energy conversion |
JP6411613B1 (ja) * | 2017-10-31 | 2018-10-24 | 株式会社Gceインスティチュート | 熱電素子、発電装置、及び熱電素子の製造方法 |
JP6521401B1 (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-29 | 株式会社Gceインスティチュート | 熱電素子、発電装置、及び熱電素子の製造方法 |
JP6411612B1 (ja) * | 2017-10-31 | 2018-10-24 | 株式会社Gceインスティチュート | 熱電素子、発電装置、及び熱電素子の製造方法 |
JP6521400B1 (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-29 | 株式会社Gceインスティチュート | 熱電素子の製造方法 |
CN108328589B (zh) * | 2018-01-11 | 2021-07-20 | 三峡大学 | 一种首次库伦效率高的PSe负极材料及其制备方法 |
JP6524567B1 (ja) * | 2018-02-28 | 2019-06-05 | 株式会社Gceインスティチュート | 熱電素子、熱電装置、及び熱電素子の形成方法 |
JP2019179845A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 株式会社Nbcメッシュテック | 熱電変換素子及び熱電変換素子の製造方法 |
JP7105438B2 (ja) * | 2018-04-25 | 2022-07-25 | 株式会社Gceインスティチュート | 熱電素子の製造方法 |
CN108878635B (zh) * | 2018-06-07 | 2020-10-30 | 上海大学 | n型PbSe-PbS基热电材料及其制备方法 |
JP7197857B2 (ja) * | 2018-09-14 | 2022-12-28 | 株式会社Gceインスティチュート | 熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法 |
EP3863072A4 (en) * | 2018-10-04 | 2022-06-29 | GCE Institute Inc. | Light-emitting device with power-generation function, lighting device, and display device |
WO2020085102A1 (ja) * | 2018-10-22 | 2020-04-30 | 株式会社Gceインスティチュート | 発電機能付照明装置 |
US10699886B2 (en) | 2018-11-06 | 2020-06-30 | Spark Thermionics, Inc. | System and method for thermionic energy conversion |
JP6598339B1 (ja) * | 2019-04-17 | 2019-10-30 | 株式会社Gceインスティチュート | 発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法 |
US11823974B2 (en) * | 2019-05-01 | 2023-11-21 | Northwestern University | Cryogenic solid state heat pump |
CN113853738A (zh) * | 2019-05-21 | 2021-12-28 | Gce研究开发有限公司 | 发电元件、发电装置、电子设备以及发电元件的制造方法 |
JP6781437B1 (ja) * | 2019-07-19 | 2020-11-04 | 株式会社Gceインスティチュート | 発電素子、及び発電素子の製造方法 |
CN110390863B (zh) * | 2019-07-22 | 2021-08-20 | 中国原子能科学研究院 | 采用电极组件整体焊接工艺的热离子发电实验装置 |
US11271131B2 (en) * | 2019-08-16 | 2022-03-08 | The Board Of Regents Of The University Of Oklahoma | Group IV and group IV-VI semiconductor heterojunction devices |
RU2724919C1 (ru) * | 2019-12-18 | 2020-06-26 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Реактор-преобразователь |
WO2021159105A1 (en) | 2020-02-07 | 2021-08-12 | Spark Thermionics, Inc. | System and method for combined heat and electric power generation |
JP7384401B2 (ja) | 2020-03-09 | 2023-11-21 | 株式会社illuminus | 発電素子、発電装置、電子機器及び発電素子の製造方法 |
US11264144B2 (en) | 2020-05-06 | 2022-03-01 | Spark Thermionics, Inc. | System and method for thermionic energy conversion |
US11825745B2 (en) | 2020-05-08 | 2023-11-21 | Micropower Global Limited | Thermoelectric element and method of making the same |
CN111640853B (zh) * | 2020-07-17 | 2022-08-09 | 四川大学 | 通过Sb和Cu2Te共掺杂提高n型PbTe热电性能的方法 |
US20220018602A1 (en) | 2020-07-17 | 2022-01-20 | Micropower Global Limited | Induction heating system |
CN112187107A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-05 | 东南大学 | 热离子发电器及热离子发电方法 |
US11450443B1 (en) * | 2021-03-16 | 2022-09-20 | Austin Lo | Structured plasma cell energy converter for a nuclear reactor |
Family Cites Families (65)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3173032A (en) * | 1959-09-14 | 1965-03-09 | Smith Corp A O | Means for close placement of electrode plates in a thermionic converter |
US3267308A (en) * | 1963-07-09 | 1966-08-16 | Rca Corp | Thermionic energy converter |
US3328611A (en) | 1964-05-25 | 1967-06-27 | Edwin D Davis | Thermionic converter |
US4040903A (en) | 1964-07-21 | 1977-08-09 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Thermionic energy converters |
US3737689A (en) * | 1965-08-20 | 1973-06-05 | D Schuerholz | Power conditioner |
US3515908A (en) | 1966-09-14 | 1970-06-02 | French Caldwell | Thermionic energy converter |
US3579031A (en) * | 1967-06-07 | 1971-05-18 | Xerox Corp | Zero arc drop thyratron |
US3808477A (en) * | 1971-12-17 | 1974-04-30 | Gen Electric | Cold cathode structure |
US3890161A (en) | 1973-07-16 | 1975-06-17 | Iii Charles M Brown | Diode array |
US3843986A (en) | 1973-09-10 | 1974-10-29 | Usm Corp | Sole pressure members |
US3899696A (en) | 1974-03-27 | 1975-08-12 | Nasa | Electric power generation system directly from laser power |
US3983423A (en) | 1975-01-09 | 1976-09-28 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Thermionic converter |
US4047093A (en) | 1975-09-17 | 1977-09-06 | Larry Levoy | Direct thermal-electric conversion for geothermal energy recovery |
IT1069470B (it) * | 1976-05-06 | 1985-03-25 | Gd Spa | Dispositivo trasportatore per l alimentazione di tratti di materiale in foglio..paritcolarmente di sbozzati o fustellati di cartoncino o simili..ad una macchina utilizzatrice..particolarmente ad una macchina condizionatrice di sigarette in pacchetti del tipo con coperchio incernierato hinged lid |
US4188571A (en) | 1976-09-08 | 1980-02-12 | Brunson Raymond D | Radiant energy to electrical power conversion system |
US4151438A (en) | 1977-08-17 | 1979-04-24 | The United States Of America As Represented By United States Department Of Energy | Distributed electrical leads for thermionic converter |
US4292579A (en) * | 1977-09-19 | 1981-09-29 | Constant James N | Thermoelectric generator |
US4771201A (en) | 1978-08-10 | 1988-09-13 | Intelsat | Method and apparatus for thermionic energy conversion |
US4281280A (en) | 1978-12-18 | 1981-07-28 | Richards John A | Thermal electric converter |
US4280074A (en) | 1979-02-16 | 1981-07-21 | Varian Associates, Inc. | Collector for thermionic energy converter |
US4266179A (en) | 1979-02-27 | 1981-05-05 | Hamm Jr James E | Solar energy concentration system |
US4298768A (en) | 1979-03-13 | 1981-11-03 | Israel Allan D | Cesium vapor thermionic current generator |
US4303845A (en) | 1979-04-24 | 1981-12-01 | Davis Edwin D | Thermionic electric converter |
US4323808A (en) | 1979-04-24 | 1982-04-06 | Davis Edwin D | Laser excited thermionic electric converter |
US4346330A (en) | 1980-04-14 | 1982-08-24 | Thermo Electron Corporation | Laser generated high electron density source |
US4368416A (en) | 1981-02-19 | 1983-01-11 | James Laboratories, Inc. | Thermionic-thermoelectric generator system and apparatus |
US4373142A (en) | 1981-02-19 | 1983-02-08 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thermionic energy converters |
GB2121600A (en) * | 1982-05-10 | 1983-12-21 | Philips Electronic Associated | Gate controlled unipolar hot-carrier transistors |
US4667126A (en) * | 1982-11-26 | 1987-05-19 | Rasor Associates, Inc. | Thermionic converter |
DE3404137A1 (de) * | 1984-02-07 | 1985-08-08 | Reinhard Dr. 7101 Flein Dahlberg | Thermoelektrische anordnung mit fremdschicht-kontakten |
US4528417A (en) | 1984-02-15 | 1985-07-09 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thermionic-photovoltaic energy converter |
US6022637A (en) * | 1984-10-23 | 2000-02-08 | Wilson; John T. R. | High temperature battery |
US4700099A (en) | 1986-12-01 | 1987-10-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Stored energy thermionics modular power system |
US4755350A (en) | 1987-03-11 | 1988-07-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Thermionic reactor module with thermal storage reservoir |
DE3818192A1 (de) * | 1988-05-28 | 1989-12-07 | Dahlberg Reinhard | Thermoelektrische anordnung mit tunnelkontakten |
US4927599A (en) | 1989-07-06 | 1990-05-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Thermionic converter emitter support arrangement |
US5028835A (en) | 1989-10-11 | 1991-07-02 | Fitzpatrick Gary O | Thermionic energy production |
US5019530A (en) | 1990-04-20 | 1991-05-28 | International Business Machines Corporation | Method of making metal-insulator-metal junction structures with adjustable barrier heights |
US5327038A (en) * | 1991-05-09 | 1994-07-05 | Rockwell International Corporation | Walking expansion actuator |
SE9102263L (sv) | 1991-07-31 | 1992-08-31 | Leif Holmlid | Kollektor foer termojonisk energiomvandlare |
US5356484A (en) | 1992-03-30 | 1994-10-18 | Yater Joseph C | Reversible thermoelectric converter |
US5841219A (en) | 1993-09-22 | 1998-11-24 | University Of Utah Research Foundation | Microminiature thermionic vacuum tube |
US5637946A (en) * | 1993-10-28 | 1997-06-10 | Lockheed Corporation | Thermally energized electrical power source |
US5541464A (en) | 1994-03-30 | 1996-07-30 | Johnson; Lonnie G. | Thermionic generator |
US5572042A (en) | 1994-04-11 | 1996-11-05 | National Semiconductor Corporation | Integrated circuit vertical electronic grid device and method |
US5492570A (en) | 1994-07-05 | 1996-02-20 | Thermacore, Inc. | Hybrid thermal electric generator |
US5592053A (en) * | 1994-12-06 | 1997-01-07 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond target electron beam device |
US5459367A (en) | 1994-12-07 | 1995-10-17 | Davis; Edwin D. | Collector element for thermionic electric converters |
US5646474A (en) | 1995-03-27 | 1997-07-08 | Wayne State University | Boron nitride cold cathode |
US5722242A (en) | 1995-12-15 | 1998-03-03 | Borealis Technical Limited | Method and apparatus for improved vacuum diode heat pump |
US6064137A (en) * | 1996-03-06 | 2000-05-16 | Borealis Technical Limited | Method and apparatus for a vacuum thermionic converter with thin film carbonaceous field emission |
US5981071A (en) | 1996-05-20 | 1999-11-09 | Borealis Technical Limited | Doped diamond for vacuum diode heat pumps and vacuum diode thermionic generators |
US5955772A (en) | 1996-12-17 | 1999-09-21 | The Regents Of The University Of California | Heterostructure thermionic coolers |
US5994638A (en) * | 1996-12-19 | 1999-11-30 | Borealis Technical Limited | Method and apparatus for thermionic generator |
US5780954A (en) | 1997-01-22 | 1998-07-14 | Davis; Edwin D. | Thermionic electric converters |
US5973259A (en) | 1997-05-12 | 1999-10-26 | Borealis Tech Ltd | Method and apparatus for photoelectric generation of electricity |
AU4148697A (en) * | 1997-08-22 | 1999-03-16 | Rodney Thomas Cox | Vacuum thermionic converter with thin film carbonaceous field emission |
AU9225098A (en) * | 1997-09-08 | 1999-03-29 | Borealis Technical Limited | Diode device |
US6020671A (en) * | 1998-07-28 | 2000-02-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | In-line thermoelectric module |
WO2000033354A2 (en) | 1998-11-20 | 2000-06-08 | The Regents Of The University Of California | High-efficiency heterostructure thermionic coolers |
US6037697A (en) | 1999-01-18 | 2000-03-14 | General Atomics | Thermionic converter and method of making same |
US6396191B1 (en) * | 1999-03-11 | 2002-05-28 | Eneco, Inc. | Thermal diode for energy conversion |
MXPA01009136A (es) | 1999-03-11 | 2003-07-14 | Eneco Inc | Convetidor termionico hibrido y metodo. |
JP2001217469A (ja) | 2000-02-04 | 2001-08-10 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 熱電変換素子とその製造方法 |
US6779347B2 (en) | 2001-05-21 | 2004-08-24 | C.P. Baker Securities, Inc. | Solid-state thermionic refrigeration |
-
2000
- 2000-03-06 MX MXPA01009136A patent/MXPA01009136A/es active IP Right Grant
- 2000-03-06 JP JP2000608450A patent/JP4422917B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-06 IL IL14535000A patent/IL145350A0/xx active IP Right Grant
- 2000-03-06 CA CA2367686A patent/CA2367686C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-06 CN CNB008071799A patent/CN1197177C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-03-06 AU AU60457/00A patent/AU762276B2/en not_active Ceased
- 2000-03-06 RU RU2001127535/28A patent/RU2233509C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2000-03-06 WO PCT/US2000/005975 patent/WO2000059047A1/en active IP Right Grant
- 2000-03-06 EP EP00946746A patent/EP1166369A4/en not_active Withdrawn
- 2000-03-06 US US09/519,640 patent/US6489704B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-03-06 KR KR1020017011554A patent/KR100666157B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-09-10 IL IL145350A patent/IL145350A/en not_active IP Right Cessation
-
2002
- 2002-11-27 US US10/307,241 patent/US6906449B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018036599A1 (en) | 2016-08-26 | 2018-03-01 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu "Constanta" | The converter of ambient thermal energy to electric power |
EA029915B1 (ru) * | 2016-08-26 | 2018-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Константа" | Преобразователь тепловой энергии окружающей среды в электрическую энергию |
RU2664676C1 (ru) * | 2017-05-31 | 2018-08-21 | Владимир Федорович Харламов | Преобразователь теплоты в энергию переменного электрического тока |
US11703256B2 (en) | 2018-01-30 | 2023-07-18 | Gerald BÖHM | Apparatus and method for establishing a temperature gradient |
RU2811494C2 (ru) * | 2018-01-30 | 2024-01-12 | Геральд БЁМ | Устройство и способ для создания температурного градиента, способ передачи электрической энергии |
WO2024010483A1 (ru) * | 2022-07-06 | 2024-01-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Технология Твердотельного Охлаждения" | Твердотельное охлаждающее устройство |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU6045700A (en) | 2000-10-16 |
AU762276B2 (en) | 2003-06-19 |
KR100666157B1 (ko) | 2007-01-09 |
WO2000059047A1 (en) | 2000-10-05 |
US6489704B1 (en) | 2002-12-03 |
JP2002540636A (ja) | 2002-11-26 |
JP4422917B2 (ja) | 2010-03-03 |
US20030184188A1 (en) | 2003-10-02 |
EP1166369A1 (en) | 2002-01-02 |
KR20010110657A (ko) | 2001-12-13 |
CA2367686C (en) | 2011-07-12 |
CN1197177C (zh) | 2005-04-13 |
CN1351764A (zh) | 2002-05-29 |
EP1166369A4 (en) | 2006-12-27 |
IL145350A (en) | 2006-10-31 |
IL145350A0 (en) | 2002-06-30 |
CA2367686A1 (en) | 2000-10-05 |
US6906449B2 (en) | 2005-06-14 |
MXPA01009136A (es) | 2003-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2233509C2 (ru) | Гибридный термоэлектронный преобразователь энергии и способ | |
US6396191B1 (en) | Thermal diode for energy conversion | |
US20090205695A1 (en) | Energy Conversion Device | |
US7508110B2 (en) | Surface plasmon coupled nonequilibrium thermoelectric devices | |
US20070261730A1 (en) | Low dimensional thermoelectrics fabricated by semiconductor wafer etching | |
US20070277866A1 (en) | Thermoelectric nanotube arrays | |
EP2235760B1 (en) | Method and apparatus for solid state cooling system | |
US20110226299A1 (en) | Device for energy conversion, electrical switching, and thermal switching | |
JP4896336B2 (ja) | エネルギー変換のための熱ダイオード | |
US20060220058A1 (en) | Multiple tunnel junction thermotunnel device on the basis of ballistic electrons | |
Goldsmid | Solid-state and vacuum thermoelements | |
Volckmann | Resonant doped bismuth telluride for reliable, efficient cryocooling. Final report | |
Xie | Synthesis and characterization of advanced nanomaterials for energy applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 21-2004 FOR TAG: (73) |
|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090529 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150307 |