熱電模組之熱電轉換效率及功率輸出模擬計算

刊登日期:2014/10/5
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熱電元件之熱電轉換效率與輸出功率為熱電模組重要的兩個功能特性,為了提升熱電材料應用之效能,必須了解熱電材料內部的熱傳遞與電性特性。以有限元素法之 COMSOL 多重物理耦合分析模擬軟體可建立三維熱電產生器模型,進行熱電元件及模組的設計與分析,以模擬熱電產生器運作方式。在熱電模組設計分析中,使用熱傳與電傳方程式來描述電流通過熱電材料時所產生之 Seebeck、Peltier 及 Thomson三種熱電效應與溫度分佈狀況,模擬結果亦會滿足能量守恆與電荷守恆。本研究利用 COMSOL多重物理耦合分析模擬軟體計算熱電元件中熱電材料厚度、電極板厚度、接觸電阻抗與接觸熱阻抗等參數對熱電模組效能之影響。透過合理的模擬結果,可得知不同熱電模組設計的熱電轉換效率與輸出功率。藉由所建立的熱電模組效能計算技術,即可進行熱電模組結構之最佳化及優化設計。


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