Gnration Thermolectrique John Stockholm Marvel Thermoelectrics

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Génération ThermoélectriqueJohn StockholmMarvel
Thermoelectrics

• Energie portable autonomie et intégration dans
  lenvironnement humain
• ENS de Cachan- 21et 22 mars 2002

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Historique

• 1794 Volta
• 1822 Seebeck
• 1834 Peltier
• 1855 William Thomson Lord Kelvin
• 1855 Rayleigh
• 1911 Altenkirch
• 1949 Ioffe A. I.
• 1954 Goldsmid
• 1993 Dresselhaus

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Leffet Seebeck
4
Bases

• E?????????????
• ???????????? V/(T chaud - T froid)
• Effet Thomson
• ?? T.d?/dT

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Boîte Noire
Conservation de lénergie
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Caractéristiques des matériaux TE

• ?? coefficient Seebeck (V/K)
• ? résistivité électrique ???m)
• ?? conductibilité thermique ( W/(mK) )
• Z ?2/(???) K-1 coefficient de mérite Z
• Meilleurs matériaux ont un ZT 1.

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Tellurure de bismuth

• ?? 200?V/K
• ????????????
• 1,5 W/(mK)
• Z ?2/(???) 2.6710 -3 K-1

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Caractérisation dun Module TE
Propriétés des matériaux thermoélectriques Facteur
géométrique GF S/L Avec S section et L
longueur du thermoélément Caractéristiques du
module thermoélectrique S Na???????????
V/K R r/GF Résistance électrique W C
l/GF Conductance thermique W/K
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Schéma dun module TE
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Photo Module Melcor
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Lampe thermoélectrique
Ioffe 1957
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Fabricants de Générateurs TE

• Teledyne USA
• Global Thermoelectric Canada
• Hi-Z USA
• Altec Ukraine

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Fabricants de sous-ensembles TE

• Hi-Z USA
• Melcor USA
• Altec Ukraine

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Performance du module Altec1010Nominal Tchaud
250, T froid 30 CP élect 6 W V 4.4 V et
rendement 6
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Hi-Z module HZ2
30305 mm Tc 230 Tf 30 C 2,5 W 3,3 V
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Altec module Altec1010
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Module thermoélectrique Biapos

• 351111 mm
• 1 W thermique
• 22mW élect.
• 3,2 V

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Montre Seiko
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Détail montre Seiko
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Montre Citizen

• Modèle CTY66-0341

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Fabrications industrielles

• DTS Allemagne
• Infineon Allemagne

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DTS Performances
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Infineon TE generator
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Infineon Performances
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Infineon Fabrication
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Infineon

• Déposition par sputtering

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Infineon Disponibilité
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Origines thermiques
Chaleur gratuite Chaleur humaine limité au
micro-watt Sources de chaleur Combustion,
pile à combustible etc. Chaleur  payante 
Source radioactive Combustion
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Technologies et nouveaux matériaux

• Matériau massif
• Skutterudites
• Clathrates
• Half Heusler

Films minces Electrodéposition.
Sputtering
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Eléments segmentés - schéma
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Eléments segmentés - Photo JPL

• Rendement 15

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Dépôt par électro dépôsition
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Conclusions

• La thermoélectricité na pas assez évolué pour
  être réellement intéressante comme énergie
  portable.
• Lapplication à la montre est un signe favorable
• Le meilleur matériau est le tellurure de bismuth.
• Avenir films minces à effet quantique avec
  doublement possible des performances.
• Grand potentiel des dépôts sous vide par
  sputtering Mais évolution difficile à prévoir
• Réduction des coûts par électrodéposition.