科创中国

新能源及节能技术

进入21 世纪以来，随着全球工业化的发展，人类对能源的需求不断增长，在近百年中，工业的消耗主要以化石类能源为主。人类正在消耗地球50万年历史中积累的有限资源，常规能源已面临枯竭。全球已探明的石油储量只能用到2030年，天然气只能延续到2040年左右，煤炭资源也只能维持2300年左右，能源危机已经迫在眉睫。因此，发展新型的、环境友好的可再生能源及能源转换技术引起了世界发达国家的高度重视。热电半导体是采用热电效应将热能和电能进行直接转换的一种无污染的绿色能源产品。其中温差发电是利用热电材料的Seebeck效应，将热能直接转化为电能，不需要机械运动部件，也不发生化学反应。美国能源部、日本宇宙航天局等发达国家的相关部门都将热电技术列入中长期能源开发计划，我国也将热电列入国家重点基础研究发展计划(973)的大规模发展的新能源计划中。在21世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下，热电技术更成为引人注目的研究发展方向。热电半导体行业在全球来说作为一个新兴行业,每年以超过1倍的速度增长。

技术优势： 生活中可穿戴设备所需的工作电源通常由电池提供，商用电池存在体积庞大、电池寿命有限、需要频繁充电等问题，这些问题限制了可穿戴设备的便捷和舒适性。柔性可穿戴热电发电器产生的电量可以为所需的功率在微瓦(uW)级别级别的可穿戴电子微型设备（如无线实时监控和血压传感器）提供电量支撑。据了解，人体的能量利用率仅为15％至30％，食物提供的大部分能量都以低品位热量的形式释放。人体核心体温约为37℃，外界温度范围约-10℃-40℃，通常人体与外界环境存在一定温差，因此人体热量可以成为柔性可穿戴热电发电器持续的能量来源。人体的总散热量约60-180W ，若转换效率约为1％的热电发电器捕获该热量，则产生的最高功率将约为***，这功率足以为许多微型可穿戴设备供电。柔性可穿戴热电发电器具有可变形、可拉伸、耐久、无需更换、机械稳定和质轻等性能。 成果亮点： 1. 具有自主知识产权，研究成果已申请发明专利1项。 2. 技术先进性：国际领先/国际先进/国内领先/国内先进,及概括描述成果核心技术的先进性。

徐桂英教授，长期专业从事高性能半导体热电材料与器件前沿的研究工作，课题组是我国自上世纪90年代最早开始相关研究的单位之一，相关研究实力和成果在本领域具有一定的影响力。除此之外本课题组近年来开始了化学电池关键材料的研究。目前的主要研究方向包括：热电半导体材料和器件；热电输运参数测试的研究与仪器开发；化学电池关键材料。担任中国材料学会热电材料分会理事，是多个国内外期刊的审稿人，包括：Applied Physics Letter, Journal of Alloy and Compound, Journal of Electronic Materials, 东北大学学报，稀有金属（中英文版），硅酸盐学报，材料导报，人工晶体学报等等。 张斌和辛嘉凯，在徐桂英教授指导下研究热电发电器件方向。

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