Thermal micro energy harvesting by thermomagnetic film actuation
Thermal micro energy harvesting by thermomagnetic film actuation
批准号:
230771024
负责人:
Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
金额:
$0.0万
依托单位国家:
德国
项目类别:
Research Grants
财政年份:
2013
资助国家:
德国
项目状态:
已结题
起止时间:
2012-12-31 至 2022-12-31
中文摘要
这个名为“热磁薄膜驱动的热微能量收集”的项目研究了一种在微型尺度上从热能产生电能的新方法。它扩展了KIT的一个前体项目,在该项目中,热磁发电机(TMGs)已经开发出来,达到了活性材料的平均功率密度118兆瓦厘米-3和卡诺效率的5%。这些规格已经在一厘米及以下的长度范围内与最好的热电发电机竞争。目前的项目解决了TMG的关键特征:(1)将可用温度范围扩大到30-100°C,(2)增加电力,(3)提高热力学效率。由于微型TMGs的性能与所使用的热磁薄膜的功能特性密切相关,因此本联合提案将KIT微系统工程和IFW热磁材料科学的互补能力结合在一起。为了优化TMG特性(1)-(3),ni - mn基Heusler和ga基薄膜的热磁特性(转变温度、磁化温度相关变化、dM/dT、滞后)将根据不同的成分和有序程度进行定制。将通过改善传热、增强磁场梯度以及调节机械共振来优化tmg的设计。特别是,为了改善传热,将应用微机械薄膜,其中包含由Cu填充的沟槽。TMG特性的尺度特性将通过实验和集总元建模进行研究。基于单个TMG的最佳缩放,将开发由TMG的1D和2D阵列组成的分布式系统,以使总功率符合物联网和工业4.0的实际需求。
英文摘要
This project on “Thermal micro energy harvesting by thermomagnetic film actuation” investigates a novel approach to generate electrical energy from thermal energy on the miniature scale. It expands a precursor project at KIT, in which thermomagnetic generators (TMGs) have been developed, reaching average power densities of the active material of 118 mW cm-3 and 5% of Carnot efficiency. These specifications already compete with the best thermoelectric generators at the length scale of a centimetre and below. The current project addresses the key characteristics of a TMG: (1) Expansion of the usable temperature range to 30–100°C, (2) increase of electrical power, and (3) improvement of thermodynamic efficiency. As the performance of miniaturized TMGs is intimately connected with the functional properties of the thermomagnetic films used, this joint proposal brings together the complementary competence on microsystem engineering of KIT and thermomagnetic materials science of IFW.For optimization of TMG characteristics (1)-(3), the thermomagnetic properties of Ni-Mn-based Heusler and Ga-based films (transition temperatures, temperature-dependent change of magnetization, dM/dT, hysteresis) will be tailored by varying composition and degree of order. The design of the TMGs will be optimized by improving heat transfer, enhancing magnetic field gradient, as well as tuning mechanical resonance. In particular, for the improvement of heat transfer micromachined films will be applied, containing trenches filled by Cu. The scaling properties of TMG characteristics will be investigated experimentally, as well as by lumped element modelling. Based on the optimum scaling of a single TMG, distributed systems of 1D and 2D arrays of TMGs will be developed in order to bring the total power in line with the practical needs of IoT and industry4.0.
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会议论文
Martensitic phase transformations and twinning in epitaxially grown Nickel Titanium films
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批准号:383432286
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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批准号:226811039
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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财政年份:2012
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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依托单位:
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批准号:159745067
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项目类别:Research Grants
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资助金额:$0.0万
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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依托单位:
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批准号:28340332
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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批准号:28238246
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项目类别:Priority Programmes
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资助金额:$0.0万
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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项目类别:Research Grants
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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负责人:Privatdozent Dr. Sebastian Fähler
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