《納米結構熱電系統熱力學性能特徵與最佳化理論》是依託南昌大學，由何濟洲擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米結構熱電系統熱力學性能特徵與最佳化理論
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：何濟洲
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在當今世界能源越來越稀缺的情況下，如何充分利用低品位熱能和太陽熱能成為人們普遍關心的問題。利用熱電器件能夠直接將熱能轉換成電能，而納米結構熱電器件有潛在的優勢。那么，如何提高納米結構熱電系統（或器件）熱電轉換的效率是本項目的核心問題。我們將把電子輸運理論、量子主方程、隨機熱力學理論、不可逆（非平衡）熱力學、有限時間熱力學套用於電子輸運所伴隨的熱傳輸過程，將理論分析和數值模擬相結合，主要研究納米結構熱電系統的熱力學性能特徵及最佳化性能。並具體分析（1）可能的不可逆因素是什麼？（2）如何擬制不可逆因素，使之能接近卡諾效率，（3）分析這些不可逆因素以及系統結構參數或外控制參數如何影響納米熱電系統的熱力學性能特徵？（4）其最佳化運行模式是怎樣的，以及如何獲得更實際的效率界限？本項目研究結果將對納米結構熱電器件及裝置的開發和利用提供理論指導。
結題摘要
本項目屬於不可逆熱力學、非平衡統計物理和凝聚態理論交叉融合的研究項目，是當前熱力學統計物理研究領域的前沿熱點問題之一。如何充分利用微小範圍熱能和太陽熱能，提高納米結構熱電器件熱電轉換的效率是本項目的核心問題。我們把電子輸運理論、主方程、量子熱力學理論、隨機熱力學理論、不可逆熱力學、有限時間熱力學等套用於熱電傳輸過程和量子循環過程，將理論分析和數值模擬相結合，主要研究了量子點熱電器件、共振隧穿型熱電器件的熱力學性能特徵及最佳化性能；以及二能級原子系統奧托制冷機、太陽能驅動四能級量子吸收式制冷機、耦合諧振子量子奧托熱機等量子循環的熱力學性能。 具體如下：（1）光碟機動量子點熱電制冷機、兩能級量子點電子熱機、混合驅動量子點制冷機等模型的熱力學性能，分析了電子之間庫侖相互作用、耦合強度及外磁場等不可逆因素對性能的影響，揭示了熱電器件中熱流與電流傳輸的物理機制，確定了最優的工作區間；（2）洛倫茲型透射幾率的共振隧穿熱電熱機和制冷機、理想共振隧穿三端熱電熱機和制冷機等模型的熱力學性能特徵，分析了共振能級位置、能級寬度及熱漏等不可逆因素對性能的影響；（3）二能級原子系統奧托制冷機循環，獲得在最大品質因子條件下製冷係數的上限；（4）耦合諧振子量子奧托熱機循環，獲得在最大輸出功率下效率的上限。本項目取得了一系列新穎的結果，對納米熱電器件或納米熱器件的開發和利用提供理論指導。本項目研究已在國內外學術期刊發表論文23篇，其中被SCI收錄14篇，被EI收錄3篇。
