摘要：建立一个包括外部和内部均存在传热不可逆损失的真空热离子发电模型,由阴极和阳极的能量平衡方程确定极板的工作温度,进而导出发电器输出功率和效率的一般表达式。在不同的工作条件下,对输出功率和效率进行优化,并讨论极板功函数和输出电压对系统性能的影响,获得系统的主要参数的优化选择判据。所得结果对材料的合理选择和器件的优化设计有指导意义。

摘要：首先基于电子能量的选择机制,介绍两类具有能量选择通道的热离子电流密度方程.以能量选择通道在热载流子太阳能电池中的应用为例,揭示如何利用能量选择通道实现高效的能量转换.其次,根据半导体电子发射的基本原理,给出光增热离子发射电流密度方程,以光增电子隧穿太阳能电池为例,阐述光增热离子实现太阳能的光热集成利用的新原理.最后,根据石墨烯中电子的能量色散关系,给出石墨烯表面发射电子流密度方程,进而分析基于石墨烯热离子效应的能量转换器件的热电性能.文中结合国内外的研究现状,系统地阐明如何评估基于三类新型热离子效应的器件的热力学特性,建立优化理论,指导设计高效的能量转换器件.

摘要：量子物理是理解微观粒子运动规律的现代物理学理论.它与信息、生命以及化学等学科相互联系日益紧密,引发了许多新技术革命,深刻影响着人类的生活,已成为社会经济发展的原动力之一.当前,量子物理和能源科学结合,正在产生新的学科生长点.本文主要概述多种类型能量转换量子系统的发展;结合国内外的研究现状,系统地阐明如何应用热力学理论研究量子体系的能量操控以及微观器件的优化设计;总结量子热力学循环、能量选择量子电子器件、量子点热管理器件等在理论和实验方面研究的代表性成果和进展;展望量子物理与能源科学交叉领域发展的新方向.

摘要：设计并搭建基于多方过程的数字化实验仪,以空气为工质,通过控制步进电机推进过程,压缩气缸内气体,实现多种热力学过程.测量典型的多方过程的状态变化,获得气体物质的量、体积和压强及系统的散热系数,从而验证该实验仪可实现指定指数的多方过程.