導讀：當今，化石能源短缺和環境污染問題凸顯，能源的多元化和高效多用成為解決能源與環境問題的個重要途徑。作為種綠色能源技術和環保型制冷技術熱電轉換技術受到學術界和工業界的廣泛關注。熱電轉換技術是用材料的塞貝克效應與帕爾貼效應將熱能和電能進行直接轉換的技術，包括熱電發電和熱電制冷。這種技術具有系統體積小、可靠性高、不排放污染物、適用溫度范圍廣等點。熱電器件可以實現熱能和電能的直接轉換，在廢熱回收和固態制冷域具有重要的研究價值，對熱電發電器件的能量轉換效率進行準確測量是評價熱電材料和器件性能的重要基礎。

       近日，我司在深圳市清潔能源研究院成功交付使用了熱電轉換效率測量系統PEM-2。該設備可測量熱電材料產生的電量及熱電轉換效率η（通過產生的電量和熱流來獲得）。為盡快滿足用戶的科研需求，Quantum Design中國公司調集技術力量，在滿足防疫要求的前提下與用戶緊密合作，順完成了設備的安裝工作，所有技術指標均符合要求，設備正式交付使用。熱電材料能夠實現熱能與電能的直接轉換，具有重要的實用價值，熱電轉換效率是衡量熱電材料這種轉換能力的個重要指標，對熱電材料的產業化具有重要的指導意義，熱電轉換效率測量系統PEM-2是能有效測量該指標的儀器。

      PEM-2主機外觀                                         Quantum Design中國公司

                                                                          工程師為客戶介紹設備

       熱電轉換效率測量系統PEM-2通過高精度的紅外線金面反射爐可快速完成性能評估和耐力測試，可以實現熱穿透測量，加熱過程中，通過氣缸加載可以保持接觸表面的熱阻穩定。在測試過程中，僅通過設置軟件即可自動完成溫度穩定性的判斷、自動調節熱電發電模塊的負載以及自動控制溫度測量，操作十分便捷。PEM-2支持3種樣品尺寸，分別為20 mm×20 mm、30 mm×30 mm、40 mm×40 mm，用戶可以根據自己的研究需要選擇樣品單元的大小。

 40mm × 40mm樣品單元

       PEM-2自推出以來，廣受熱電域科研工作者的關注，目前國內裝機量已近10臺。近期，南方科技大學物理系講席教授何佳清團隊在n型Bi₂Te₃材料中復合過量的Te單質，通過燒結使Te單質熔化流出，在基體中引入位錯。此外，還復合摻雜了Sb元素，使材料中同時存在多種缺陷，從而達到了降低熱導率的目的，顯著提高ZT值。使用此材料制備的熱電轉換器件，實現了3.7 W的大輸出功率及6.6%的轉換效率，相關成果以“Realizing Record High Performance in n-type Bi₂Te₃-Based Thermoelectric Materials”為題在Energy & Environmental Science發表^[1]。該工作中熱電轉換器件的大輸出功率（Pmax）及轉換效率（η）均使用PEM-2測得。

       熱電轉換效率測量系統PEM-2為日本Advance Riko, Inc.生產。日本Advance Riko公司已業從事“熱”相關技術和設備的研究開發近60年，并直走在相關域的前端，為各地的科學研究及生產活動提供了諸如紅外加熱、熱分析/熱常數測量等系統。2018年初，Quantum Design 中國公司將日本Advance Riko公司的新款進熱電材料測試設備：小型熱電轉換效率測量系統Mini-PEM、塞貝克系數/電阻測量系統ZEM、熱電轉換效率測量系統PEM及大氣環境下熱電材料性能評估系統F-PEM引進中國。

       2018年7月，Quantum Design中國與日本Advance Riko達成協議，作為其熱電材料測試設備在中國的代理商繼續合作，攜手將日本Advance Riko進的熱電相關設備介紹到中國。

       目前，所有中國用戶購買的日本Advance Riko熱電產品，均由Quantum Design中國公司的工程師團隊負責安裝及售后服務。同時，Quantum Design 中國公司在日本Advance Riko公司的協助下，在北京建立部分熱電設備示范實驗室和用戶服務中心，更好的為中國熱電技術的發展提供設備支持和技術服務。

參考文獻：

[1]. Bin Zhu, Xixi Liu, Qi Wang, Yang Qiu, Zhong Shu, Zuteng Guo, Yao Tong, Juan Cui, Meng Gu and Jiaqing He, Realizing Record High Performance in n-type Bi2Te3-Based Thermoelectric Materials, Energy & Environmental Science 2020, 13, 2106-2114