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Séance de cours

Appareils thermoélectriques

Dans cours

ME-469: Nano-scale heat transfer

In this course we study heat transfer (and energy conversion) from a microscopic perspective. First we focus on understanding why classical laws (i.e. Fourier Law) are what they are and what are their limits of validity. Next we discuss emerging opportunit ...

Description

Cette séance de cours couvre les principes et les applications des dispositifs thermoélectriques, en mettant l'accent sur l'exploitation des structures à l'échelle nanométrique pour améliorer les performances des dispositifs. Les sujets abordés comprennent les effets thermoélectriques, les coefficients Peltier et Thomson, la production d'énergie, la réfrigération et les matériaux pour améliorer le ZT. La séance de cours aborde également des stratégies telles que l'alliage et la nanostructuration pour optimiser les propriétés thermoélectriques.

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Enseignant·e

Giulia Tagliabue

Dr. Giulia Tagliabue is an Assistant Professor at the Institute of Mechanical Engineering (IGM). She obtained her B.S. and M.S degrees cum laude in Mechanical Engineering from the University of Udine in Italy. Concurrently she also obtained the diploma from the Scuola Normale Superiore of Udine. In 2015 she obtained her PhD in Mechanical Engineering from ETH Zurich with a thesis on nanophotonic design for light-to-heat and light-to-charge conversion devices. In 2015 Dr. Tagliabue was awarded the Early Mobility Fellowship from the Swiss National Science Foundation and moved to Caltech as a PostDoctoral fellow. In 2017, thanks to the award of an Advanced Mobility Fellowship, she prolonged her stay at Caltech. Here, in collaboration with the Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP) she investigated coupled light, heat and charge transfer processes in nanophotonic structures and low-dimensional materials for photoelectrochemical and photovoltaic sustainable energy conversion.

Source officielle

Concepts associés (32)

Générateur thermoélectrique

Un générateur thermoélectrique (GTE ou ) est une plaque comportant des semi-conducteurs et utilisant l'effet Seebeck pour produire de l'électricité en tirant parti de la différence de températures entre chaque face. Ce type de module est également utilisé pour le refroidissement thermoélectrique. On appelle l'effet utilisé, l'« effet Peltier–Seebeck », car il dérive des travaux du physicien français Jean-Charles Peltier et du physicien allemand Thomas Johann Seebeck.

Thermoélectricité

La thermoélectricité est l'électricité générée par l'effet thermoélectrique, un phénomène physique présent dans certains matériaux, qui lie les flux de chaleur qui les traversent aux courants électriques qui les parcourent. Cet effet est à la base d'applications, dont très majoritairement la thermométrie, puis la réfrigération ( module Peltier) et enfin, très marginalement, la génération d'électricité (par « thermopile » ou « calopile »). Elle a été découverte puis comprise au cours du grâce aux travaux de Seebeck, Peltier ou encore Lord Kelvin.

Thermoelectric effect

The thermoelectric effect is the direct conversion of temperature differences to electric voltage and vice versa via a thermocouple. A thermoelectric device creates a voltage when there is a different temperature on each side. Conversely, when a voltage is applied to it, heat is transferred from one side to the other, creating a temperature difference. At the atomic scale, an applied temperature gradient causes charge carriers in the material to diffuse from the hot side to the cold side.

Refroidissement thermoélectrique

Le refroidissement thermoélectrique est une technique de refroidissement utilisant la thermoélectricité. On utilise pour cela des composants nommés « modules Peltier » qui exploitent l'effet Peltier, par lequel un courant électrique est converti en une différence de température. Les modules Peltier sont nommés ainsi car ils mettent en œuvre la thermoélectricité et plus précisément l’effet Peltier. Un tel module est alimenté par un courant et présente deux faces, l’une dite froide et l’autre chaude.

Seebeck coefficient

The Seebeck coefficient (also known as thermopower, thermoelectric power, and thermoelectric sensitivity) of a material is a measure of the magnitude of an induced thermoelectric voltage in response to a temperature difference across that material, as induced by the Seebeck effect. The SI unit of the Seebeck coefficient is volts per kelvin (V/K), although it is more often given in microvolts per kelvin (μV/K). The use of materials with a high Seebeck coefficient is one of many important factors for the efficient behaviour of thermoelectric generators and thermoelectric coolers.

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Effets thermoélectriques: la loi d'Ohm et au-delà Connectez-vous à Mediaspace pour regarder cette vidéo

Explore les effets thermoélectriques, y compris les effets Ohm's Law, Seebeck, Peltier et Thomson, et leurs applications.

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