1为简单的温差发电元件（或称温差电池），N型半导体1和P型半导体2在一端用金属片3连接起来，另一端接负载电阻R。当一端加热至温度T1，而另一端保持在温度T0时，回路中产生温差电动势，使负载电阻上有电流I流过，根据塞贝克定律
式中α为电池两臂温差电动势率之和，r为两臂的内阻之和。
r＝(ρ1/s1+ρ2/s2)l
式中ρ1、ρ2、 s1、s2分别表示两臂的电阻率和横截面积；l表示两臂的长度。负载电阻上得到的功率为
温差发电效率的定义是外电路中得到的有用电能I2R与热源所消耗的能量之比。热源消耗的能量包括以下几项：
① 在热端吸收的珀尔帖热Q1
Q1＝α2T1(T1-T0)/(R+r)
② 由热端传导到冷端的热量Qm
Qm＝K(T1-T0)
式中K为热导
K＝(λ1s1+λ2s2)/l
式中λ1、λ2分别为两臂的热导率。
③ 温差电池内部，电流I流过所放出的焦耳热中，有一半将转移到热端，因而把功率还给热源。
汤姆逊热较小，可以忽略不计。在最大输出功率条件下，即R＝r时，温差电池的效率为
式中
称为温差材料的品质因数。如果选
则得最大效率为
因此，温差发电机的效率主要取决于热端和冷端的温度和温差发电材料的品质因数Z，Z值还强烈地依赖于温度，因而对于不同的工作温度需要选取不同的材料。
最早用的温差发电材料为ZnSb合金(P型),用康铜片(N型)连接，其热端温度可达400。Bi2Te3-Bi2Se3固溶体(N型)和Bi2Te3-Sb2Te3固溶体在0～300范围内具有较高品质因数(),是较好的低温温差发电材料。在300到600的中等温区,常采用PbTe或PbTe与SnTe或 PbSe的固溶体、GeTe、AgSbTe2等作温差发电材料。600以上的高温发电材料有Ge-Si合金、MnTe等。人们对稀土元素的硫化物、碳硼化合物以及In-Ga-As系已作了较多的研究。
在温差发电机中，在较大温差下，为了使温差电池臂的所有部分都具有较高品质因数，可采取“分段”的办法,处于不同温度的电偶臂的各段,采用不同材料或不同成分。图2a的两段电偶臂采用不同材料。这种结构当上端温度为550、温差为530时，效率可达12％。图2b是成分分段改变的温差电池，当热端温度为1000K,冷端温度为300K时效率可达12％～15％。
半导体温差发电机无转动部分，因而无噪声、寿命长、工作稳定可靠、轻便，且可利用各种能源，包括固、液、气态燃料,太阳能、核能,以及各种设备的废热、余热等，因而特别适用于军事、勘探和边远地区等的小功率发电和星际航行。80年代美国已研制成 500瓦的军用温差发电机。利用同位素加热的核能温差发电机已应用于航天。
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对大家来说，由于都属于处于探究阶段，初次购买器件，建议数量控制在1-5片以内，以降低大家的投入成本；对于出售的每个器件，均附有帕尔贴半导体公司盖有公司印章的正规出库单据;如有需要得到更多关于温差发电方面的一些前端信息，我们都可以免费无偿的提供给您一些国外在这个领域已经小有成就的厂家的咨询信息，以供您参考
我司生产温差发电组件所用材料的参数：
全部采用高纯度铋、碲、硒、锑、和特殊掺杂剂研制热电组件晶体，经过定结晶的生产，生产热电材料具有稳定性，是生产温差组件的理想材料。
晶棒规格:Ф30mm L-30cm
热电参数:
温差电动势(a): ＞190×μV/℃
电导率(σ):850～1250Ω-1.cm-1
热导率(K):15～16×10-3-W/℃cm
优值(Z):2.5～3.0×10-3W/℃
随着世界经济快速发展，人类对能源的需求量迅速增加。有资料显示：已探明常规能源石油、天然气和煤炭的保证年限分别是45年、52年和209年[1]。因而，人们迫切需要寻找新型绿色的能源取代传统化石燃料。我国能源的利用率很低，只有33%左右，单位产值能耗比美国、欧盟、日本、印度分别高2.5倍、4.9倍、8.7倍和0.43倍[2]。这就更要求我们积极寻找节能新办法。
半导体热电发电利用半导体热电材料制成，以其体积小、重量轻、无运动部件、寿命长、移动方便、可靠性高以及无污染等诸多优点，在军事、医疗、科研、通讯、航海、动力及工业生产的各个实践领域得到了广泛应用[3]。而半导体热电发电技术在工业余热利用方面的应用尚不成熟，大规模应用仍需要进一步研究。
理论分析
温差发电器是一种基于塞贝克效应，直接将热能转化为电能的热电转换器件。1982年，德国物理学家塞贝克发现了温差电流现象，即两种不同金属构成的回路中，若两种金属结点温度不同，该回路中就会产生一个温差电动势。这就是塞贝克效应[5]。
半导体温差发电片的原理如图1，它由P、N 两种类型不同的半导体温差电材料经电导率较高的导流片串联并将导流片固定于陶瓷片上而成。在器件的两端建立一个温差, 使器件高温端保持T h，低温端保持T c，根据塞贝克效应，将产生一个电压，若在回路中接入负载电阻，则将有电流流过。
塞贝克效应电势差大小可用表示为[6]：
（１）
式中，S h与S c分别为两种材料的塞贝克系数。
如果S h与S c不随温度的变化而变化，式（１）即可表示为：
（２）
图1 温差发电原理图
为方便输出功率的计算，可以对实验对象做以下假设：①稳态，输出电流为稳恒电流；②半导体温差发电片侧面绝热；③冷热端之间的空气对流和辐射影响可以忽略；④半导体温差发电片内部导热系数不变。解得输出功率为：
（３）
式中，R为器件的总电阻；τ为汤姆逊系数；等号右端第1项为帕尔帖热，第2 项为汤姆逊热，第3项为焦耳热[7]。
功率匹配条件为：R L=R，得最大输出功率：
（４）
实验研究--大家借鉴一下
3.1改变温差条件下发电模块特性
利用图2所示的温差发电片性能测试装置进行实验，实验采用温差发电片，其输出功率情况如表1和图3所示。
图 2温差发电性能测试装置图
表1 温差发电性能测试实验中的输出功率情况
图3 变热端温度输出功率曲线图
通过图3可以看出，输出功率随温差的增加而增加，当温差达到最大时输出功率也将达到最大值。而温差越大，输出功率随温差增加而增加的趋势也会变得更加明显，可以从曲线中看出在温差较大时曲线斜率比温差较小时的曲线斜率大。
因而，在利用温差发电时适当的提高冷热端的温差有利于提高输出功率。
3.2变负载条件下发电模块特性
变负载条件下实验中得到输出功率情况如表2和图4所示。
表2变负载条件下输出功率情况
图4 变负载条件下输出功率曲线图
通过图4可以看出，在相同的冷热端温差条件下，负载逐渐增加，输出功率先增加后减小。这是由于输出功率与输出电压及电流均有关系，只有在负载达到匹配条件即负载等于温差发电片内阻的时候，输出功率才能达到最大值，可由式（5）表示：
（５）
式中，R L为负载电阻，r为温差发电片内阻，U为热电势。
通过式（3）可知，U在温差不变的条件下也是一个定值，故当最小时，输出功率将达到最大值。根据不等式，当R L= R 时，输出功率会达到最大值，且最大值为：
（６）
因此想要获得最大输出功率，需要选择最佳负载。由图可以看出，当负载在4 ?附近时对应的输出功率达到最大值。
3.3改变冷端温度条件下发电模块特性
改变冷端温度条件下实验中得到输出功率情况如表3和图5所示。
表3 变负载条件下输出功率情况
注：本组实验数据使用匹配电阻4.21 ?，以求达到最大输出功率。
图5变冷端温度输出功率曲线图
由图5中可以看出，在热端温度相同时，冷端温度的升高将导致输出功率的减小。而在温差相同的情况下，冷端温度越低，其输出功率也会越高。这主要是由于冷端温度升高将导致温差发电片平均温度升高进而导致内阻增大，输出功率减小。
在实际使用的过程中，可以尽量降低冷端温度，以求获得更好的输出效率。
篇一：关于温差发电演示实验的感想 关于温差发电演示实验的感想关于上周的大物实验课，课上指导老师给我们做了很多有趣的演示实验，其中不乏既实用又新颖的一些物理相关设备的演示。各式各样引人注目的物理实验中令人印象最深的是对温差发电的演示。简单的实验设备很好的诠释了温差发电的原理，风扇的转动和灯泡的亮光散发着电的光芒。 从实验室归来后，我主动翻阅有关温差发电的资料，试着想更深层次的了解一下温差发电技术的内容。从查询的资料看来，温差热发电技术是一种利用高、低温热源之间的温差，采用低沸点工作流体作为循环工质，在朗肯循环基础上，用高温热源加热并蒸发循环工质产生的蒸汽推动透平发电的技术，其主要组件包括蒸发器、冷凝器、涡轮机以及工作流体泵．通过高温热源加热蒸发器内的工作流体并使其蒸发，蒸发后的工作流体在涡轮机内绝热膨胀，推动涡轮机的叶片而达到发电的目的，发电后的工作流体被导入冷凝器，并将其热量传给低温热源，因而冷却并再恢复成液体，然后经循环泵送入蒸发器，形成一个循环。巧妙的原理有效的利用了能源，清洁环保的发电思路很是新颖，却又是最符合自然规律的一种体现。关于温差发电，在实际生活中却不仅仅是一种空想。我翻阅着历史上各种关于温差发电的事迹，发现早在1881年9月，巴黎生物物理学家德?阿松瓦尔就提出利用海洋温差发电的设想。1926年11 月，法国科学院建立了一个实验温差发电站，证实了阿松瓦尔的设想。1930 年，阿松瓦尔的学生克洛德在古巴附近的海中建造了一座海水温差发电站。1961 年法国在西非海 岸建成两座3500千瓦的海水温差发电站。美国和瑞典于1979年在夏威夷群岛上共同建成装机容量为1000千瓦的海水温差发电站，美国还计划在21 世纪初建成一座100 万千瓦的海水温差发电装置，以及利用墨西哥湾暖流的热能在东部沿海建立500 座海洋热能发电站，发电 能力达 2 亿千瓦。很多对温差发电的尝试的成功例子，是对物理来源于生活又贡献于生活的最好诠释。另一方面，温差发电在生活中主要应用于海水温差发电，从查阅的资料里我发现关于海水温差发电不仅效率高，来源广，还环保，对资源进行了有效的利用。首先，从海水温差发电的来源看，辽阔的海洋是一个巨大的“储热库”，它能大量地吸收辐射的太阳能，所得到的能量达60 万亿千瓦左右。海洋中上下层水温度的差异，蕴藏着一定的能量，叫做海水温差能，或称海洋热能。利用海水温差发电，这样是对海洋资源的一个极好利用。不仅是对海洋资源的利用，用海水温差发电，还可以得到副产品——淡水，所以说它还具有海水淡化功能。一座10 万千瓦的海水温差发电站，每天可产生378 立方米的淡水，可以用来解决工业用水和饮用水的需要。第三点是，由于电站抽取的深层冷海水中含有丰富的营养盐类，因而发电站周围就会成为浮游生物和鱼类群集的场所，可以增加近海捕鱼量。 由此，在我看来，温差发电在实际中的应用是广泛而且具有很多各方面值得利用的价值的。不仅是对大自然宝贵资源的利用，更是创造了珍贵的新能源，据计算，从南纬20 度到北纬20度的区间海洋洋面，只要把其中一半用来发电，海水水温仅平均下降1C,就能获得600 亿千瓦的电能，相当于目前全世界所产生的全部电能。专家们估计，单在美国的东部海岸由墨西哥湾流出的暖流中，就可获得美国在1980年需用电量的75倍。因此，这样看来，温差发电给我们带来的收益是巨大的。对温差发电在实际生活中的应用，只是我从一个简单的演示实验引发的感想。我所想到的，从温差发电的原理出发，到温差发电的具体概念，及其在生活中的具体应用，及经济价值。其实，我认为除了单纯的利用温差发电做发电厂等等，也可以与其他领域覆盖。比如，在热电厂中，可以利用废热所产生的温差进行发电；或者在有地热的寒冷地区，利用地热以及外界寒冷的环境进行温差发电；另外，有小型连续加热单位，如化工厂、炼钢厂等，可以利用余热进行温差发电。温差发电在生活中可以处处利用，只要应用得当，我认为将会为人类的生存减少很多能源的浪费。这也是说，其实温差发电除了应用于大型的发电站，也可以制作成效的模型，广泛应用于生活中，利用一切不必要浪费的能源。温差发电具有简单的原理，不繁杂的设备，不需要苛刻的外界条件，相信只要在技术上合理规划，是有广阔的前景的。 这只是从物理实验引发的联想及感想，希望在以后的物理学习生活中能够越来越熟悉物理，体会物理的乐趣！篇二：温差发电实验方案
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半导体温差发电技术 半导体温差发电技术，它的工作原理是在两块不同性质的半导体两端设置一个温差，于是在半导体两端就产生了直流电压。温差半导体发电有着无噪音、寿命长、性能稳定等特点。可在零下40摄氏度的寒冷环境中迅速启动，因此在实际中得到越来越广泛的应用。温差发电是一种新型的发电方式，利用西伯克效应将热能直接转换为电能。以半导体温差发电模块制造的半导体发电机,只要有温差存在即能发电。工作时无噪音、无污染，使用寿命超过十年，免维护，因而是一种应用广泛的便携电源。半导体温差发电机,目前主要用于油田、野外、军事等领域。该项目的另一市场化领域在于将发电装置用于太阳能、地热、工业废能等的利用，使热能直接转化为电能。另外，半导体发电模块体积小，重量轻，便于携带，可广泛用于小家电制造、仪器仪表、玩具及旅游业。 随着保护环境、节约能源的呼声越来越高、利用温差发电可能是发展大方向、从小型器件到大型电站,将越来越多地把实验室理论应用到实践中去。 目前国内市场上，最新开发的半导体温差发电组件,规格40×4 0×4毫米，其内在0.09欧姆以下，其内阻小、耐高温、长寿命。完全符合开发温差发电机的需要。若能使组件两面保持温差摄氏60
度，则可发出电压3.5V，电流3A--5A，温差减小电压电流也会随之减小。 使用时注意，温差发电组件的两面与金属散热片之间，最好涂上一层导热硅脂，以利于散热，减小热阻。另外注意，温差发电组件受热要均匀，不能直接用明火烤发电组件。要使发电组件平稳贴在高温物体表面，高温热面温度不能超过180度。其冷面必须加装金属散热片，并采取风冷、水冷、油冷或其它冷却措施，确保能够把热面传过来的热量即时带走，以保持发电组件两面的温差，提高发电效果。
温差电池：每片110元，10片以上80元/片，100片以上60元/片。 德国科学家发明了一种利用人体温差产生电能的新型电池，可以给手机等微型电器提供长久的“动力”，因而免去了充电或更换电池的麻烦。 这种电池主要由一个可感应温度的硅芯片构成，当这种特殊的硅芯片正面“感受”到的温度较之背面温度具有一定温差时，其内部电子就会产生定向流动，从而产生微量但却是足够用的电流。组件两面上的温差在0--60度时，可产生电压0--3.8V，电流0--3A。 半导体温差发电模块的应用在此，我们介绍一种新型的半导体温差发电模块,对其性能进行研究,并在此基础上构建了一套小型发电系统,可利用煤灶、篝火等进行发电。并将发的电储在蓄电池中，从而用以照明等。 半导体温度发电模块，是一种利用温差直接将热能转化为电能的全固态能量转化发电装置,它无需化学反应且无机械移动部分,因而具有无噪音,无污染,无磨损,重量轻,使用寿命长等种种优点。被广泛地用于工业余热,废热的回收利用,航天辅助电力系统等。随着能源的短缺及人们不断提高的环境保护意识,特别是全球气候变暖问题,半导体温差发电技术以其各种优点越来越引起人们的关注。 半导体温差发电模块是根据塞贝克效应制成的,即把两种半导体的接合端置于高温,处于低温环境的另一端就可得到电动势E:E=As$T=As(T2-T1)。式中:As为塞贝克系数,其单位为V K或LV K.塞贝克系数AS是由材料本身的电子能带结构决定的。 我们采用的半导体温差发电模块外形尺寸为40mm×40mm×
4mm,共有127对PN结,具有一定的耐高温特性(热端稳定工作温度可达180℃,最高短时冲击温度220℃),热电转化效率为 11.7%。 我国是世界的产煤大国兼农业大国,在广大的农村地区,人们利用煤灶或煤炉烧煤煮饭,取暖等。在北方农村,煤炉通常是24小时持续燃烧。我们利用上述温差发电模块研制发电系统,以便利用煤灶,炉的热能产生电能给手机、蓄电池充电或直接带动节能灯,低功耗电视等其它负载。这一发电系统也适用于野外探险时的篝火,从而解决无市电环境下的用电问题。 基于温差发电模块组的盛水器装置，我们设计的装置是，用底部平整的盛水器,在其底部涂上导热硅脂与温差模块的冷端保持良好的热接触(开水的温度为100℃,所以冷端的温度可维持在120℃～130℃)。模块热端向下紧贴在铝片上(也使用导热硅脂)。盛水器与铝片用销钉锁紧以保持温差模块两面与热,冷源的紧密接触。铝片另外有两个支柱用来调节与煤炉或其它热源之间的距离,当热 源温度较高时可调大铝片与热源之间的空隙,从而使热端温度不高于200℃。 我们采用电炉作为热源,控制热端温度在180-200℃之间，开水沸腾后,测得模块的冷端温度在120～130℃之间,因而STM两端温差最低可维持50～60℃。 通过实验，我们可以看出,半导体温差发电模块作为电源,其
网络教育学院 《新能源发电》课程设计 题目：温差发电的利用 学习中心：奥鹏学习中心 层次：本科 专业：电气工程及其自动化 年级： 学号： 学生： 辅导教师：康永红 完成日期： 2016年 05月26日 温差发电的利用 海洋是全世界最大的太阳能收集器，6000万平方千米的热带海洋一天吸收的太阳辐射能，相当于2500亿桶石油的热能。如果将这些热量的1%转化成电力，也将相当于有140亿千瓦装机容量，是美国当今发电能力的20倍以上。海水温差发电，是以一种混合化学液体作为介质，输出功率是以前的1.l-1.2倍。一座3000千瓦级的电站，每千瓦小时的发电成本只有0.6元以下，比柴油发电价格还低。人们预计，利用海水温差发电;如果能在一个世纪内实现，可成为新能源开发的出发点。海水
温差发电，1930年在法国首次试验成功，但当时发出的电能还不如耗去的电力多，因此，没有付诸实施。现在，许多国家都在进行海水温差发电研究。 1. 海洋温差发电技术发展现状 1.1国外研究现状 利用海洋温差产生电力的理论研究和技术研究已有120多年的历史，特别是在上世纪70年代的全球能源危机时期尤其得到重视，近年来研究更是取得了实质性进展。在热带海洋地区大约有6000万平方公里适宜发展海洋温差发电，利用海洋温差发电将能产生目前世界能源需求几倍的发电量。目前，美、印、日等国都建有海洋温差发电站。 利迄今为止,海洋温差发电技术的研究在热动力循环的方式、高效紧凑型热交换器、工质选择以及海洋工程技术等方面均已取得长足的发展,很多技术已渐趋成熟。 1)系统方面以闭式循环最为成熟,已经基本上达到商业化水准。开式循环的主要困难是低压汽轮机的效率太低。工质是闭式循环必须考虑的关键因素。仅从性能角度出发,氨和R22是较为理想的工质,但从环保角度考虑,寻求新工质的努力仍在进行。 2)热交换器是海洋温差发电系统的关键设备,它对装置的效率、结构和经济性有直接的重要影响。热交换器性能的关键是它的型式和材料。钛的传热及防腐性能良好,但是价格过于昂贵。美国阿贡国家实验室的研究人员发现,在腐蚀性暖海水环境下,改进后的钎焊铝换热器寿命可以达到30年以上。板式热交换器体积小,传热效果好、造价低,适合在闭式循环中采用。 3)最新的洛伦兹循环有机液体透平能20～22℃温差下工作,适用于闭式循环装置中。洛伦兹循环的T-S图如图1.1所示。它的热效率和输出功率均小于在温海水进口温度和冷海水进口温度下的卡诺循环(图1.1上T1和T4之差),而等于温海水进出口平均温度和冷海水进出口平均温度下的卡诺循环(图上T2和T3之差)。洛伦兹
温差发电技术及其一些应用 来源：能源技术2009-5-12 1 温差发电的原理 温差发电是利用两种连接起来的导电体或者半导体的塞贝克效应（Seebeck Effect），将热能转换成电能的一种技术。由两种不同类型的半导体构成的回路如图1，当装置的一端处于高温状态另一端置于低温状态下，就会在回路中形成电动势： ε = αs（T1-T2）（1） 式中：T1为低温度端温度，K；T2为高温端温度，K；αs为所用热电转换材料的塞贝克系数，V/K。 图1 温差发电原理图 （点击图片放大） 在应用时多个PN结串联起来，构成一个热电转换模块（见图2），目前已有产品面市。例如图3为Hi-z公司生产的热电转换模块系列，该模块系列能在-20℃到300℃的温度范围内有效地进行热电转换，输出功率为2.5~19W，负载电压为1.65~3.30V。
图2 热电模块结构示意图 （点击图片放大） 图3 Hi-z生产的热电转换模块系列 （点击图片放大） 2 热电材料的研究进展 热电转换模块转换的效率很大程度上决定于其组成材料的性能，温差发电的电动势不但取决于材料的塞贝克系数α ，而且和高低温端间的温差△T和有关， s 从而与材料的导热有关，另外输出电流还与材料的导电率有关，所以常用热电转换材料的优值Z评价材料的热电性能：
Z=（α s ）2σ/λ（2） 式中：α s 为塞贝克系数，σ为电导率，λ为热导率。 Z的量纲为K-1，研究分析中优值又常采用优值Z和工作温度T的无量纲ZT 表征。提高材料的优值是研究开发高效热电转换材料的主要方向，通常有以下几种途径：①选择最佳载流子度；②提高载流子迁移率与晶格热导率的比；③改变晶体取向；④改变颗粒尺度使颗粒间既能导电同时声子散射又比较显著，促使颗粒定向分布；⑤选择最佳的工作温度及材料的禁带宽度。已有的研究资料表明，在室温下热电转换材料的优值只要能大于3，热电效率就可以达到令人较满意的水平并可以推广应用。目前热电材料的研究主要集中在以下几个方面。 （1）改进材料微观结构，例如结构纳米化。通过纳米技术在热电材料中掺入纳米尺寸的杂质相制备纳米复合结构热电材料（杂质相可为绝缘体、半导体或是金属，也可以为纳米尺寸的空洞），通过调整或者控制掺入杂质的成份、结构和大小得到纳米级的新相，达到提高热电材料ZT值的目的。 （2）开发梯度结构材料。功能梯度材料主要有两种：一种是载流子浓度梯度热电材料，即沿着材料的长度方向载流子浓度被优化，让材料的每一部分在各自的工作区达到最大的优值；另一种是分段复合梯度热电材料，由不同材料连接构成，每段材料工作在最佳温度区，可在大温差范围内工作从而达到较高的热电转换效率。 日本研究人员发现采用5种不同载流子浓度值的PbTe在300~1000K的温度范围内梯度化，其平均热电优值比单一材料增加1.5倍左右。Muller等利用4层不同掺杂浓度的FeSi2制备出热传感器并对其进行了测试，发现该元件在 -50~500℃的范围内Seebeck系数保持在270μV/K，波动小于±2%。Kang等研究 了SiGe/PbTe/Bi 2Te 3 三段层状热电元件，工作温度从室温到1073K，最大效率可 达17%；对二元（PbTe） 1-2 (SnTe)合金进行Ag元素掺杂并实现三段结构梯度化， 结果表明三段梯度热电材料PbTe/(PbTe) 0.8（SnTe） 0.2 /(PbTe) 0.6 （SnTe） 0.4 的最 大输出功率达175W/m2，性能比单段材料至少提高16%。
温差发电是一种合理利用余热、太阳能、地热等低品位能源转换成为电能的有效方式。温差发电具有结构简单，坚固耐用，无运动部件，无噪音等特点。目前在国外已广泛研究。使用普通化石燃料作热源以形成温差发电器的实用系统首推美国专为野外使用而发展的军用电源。它们以各类军队常用的燃油燃烧产生的热量为热源转换为供给战场、尤其是前沿阵地各种电器设备的电能。由于在这些环境中低噪声、能快速启动、能长期连续工作、易携带、维护方便、后勤保障便利等是使用方首要的考虑，在这些方面，温差电转换发电器大大优于常用的内燃式驱动发电机和化学蓄电池。1988年美国生产了一种外型尺寸为 41.2cmX42.2cmX27.3cm的燃烧式温差发电器,该设备的发电元件由120对热电偶组成,可使用多种军用燃油,一次装载后连续工作12小时,产生13.1V直流电压,向负载提供120W的电功率。 2温差电技术的应用 随着环保意识的加强以及对传统能源未来匮缺的担心，充分利用余热发电的技术手段日益受到关注。2003年黎巴嫩大学的学者将温差电发电器的热端与该国的一种做饭用的火炉外壁连接，冷端置于空气中，利用炉壁的高温与环境的温差来发电。其实验中所使用的温差电元件即产自中国，因为中国的元件性价比最高，该设备实验中单片元件可产生4W的电功率。中国目前已成为世界上最大的温差电元件生产出口国，这为我国未来温差电的广泛应用打下了坚实的基础。 2.2太阳能和地热能热源 太阳能和地热能是新能源体系的主要组成部分，它们无污染，而且可以认为是无匮缺的长期资源。太阳能利用最为方便的形式是集热，通过集热后产生的温差即可用于发电。 2004年泰国学者通过利用置于屋顶的铜板吸收太阳能集热升温与环境之间的温差发电带动轴流风机引导屋顶空气自然对流从而达到给屋顶降温的效果。 2.3放射性同位素热源 对于需要长时间不间断供电而且无须人工维护的应用，温差电转换发电是一种较为理想的选择。所剩下的主要问题就是要寻找一个同样是体积小、寿命长的相应热源。由同位素放射产生热量的方式因其能量密度高、工作寿命长、可靠性高等优点被视为理想热源。 医学应用：放射性同位素热源的温差发电器用于向人体植入的器官或辅助器具供电，使之能长期正常工作，如人造心脏或心脏起博器。这类产品可耐受1600K以上的高温，其辐射水平比夜光表还低，依据放射源的半衰期其使用期限可达87年。 海洋和地面应用：随着人类在边远地区、海洋的活动不断增加，对能长期工作而不用太多维修的能源系统的需求日增。美国海军是海洋用放射性同位素温差发电器的最大用户。他们使用的典型发电器为Gulf Millibats，设计的工作深度达10KM，温差电偶材料为碲化铋，热源为同位素锶-90，可以提供电压为1.5到1.8V，功率不小于1W，寿命长达10年，通过直流-直流转化器获得24V的输出电压。1961年12月在Chesapeake Curtis海湾为核动力系统设置的第一台SNAP系统，在阿拉斯加的Umeat无人气象站。该站电能由一个至少6年无需维护的温差发电器提供。 空间应用：卫星用原子核辅助能源系统（SNAP）的发展始于1955年。1961年6月，美国海军装有SNAP3A这种能源系统
能源材料 海洋温差能 学院：材料科学与工程学院姓名： 班级： 学号： 老师：
畅想新能源 ———海洋温差能摘要：海洋温差能又称海洋热能。利用海洋中受太阳能加热的暖和的表层水与较冷的深层水之间的温差进行发电而获得的能量。目前对海水温差能利用的主要方式是海水温差能发电，即利用海洋表层的高温海水与深层低温海水的温差来实现热力循环发电的一种发电方式。 关键词：新能源、海洋温差能、温差发电、原理、应用、应用展望 Think about the new energy——Oceanthermalenergy Abstract:Oceanthermalenergy can be also known as ocean thermal energy. Using the ocean is warm surface water by solar heating and temperature difference between cooler deep water energy to generate electricity. Current is the main way of water temperature difference can use seawater temperature difference can power generation, it is using ocean surface of high temperature water and deep cryogenic temperature of sea water to achieve thermodynamic cycle power generation a way of generating electricity. Key words:new energy, Oceanthermalenergy, temperature difference power generation, principle, application and application prospects 正文：在现代社会中，能源短缺成为社会的一大问题，就目前而言，人类已经发现了现在正在广泛使用的化石燃料能源已经面临用完的危机，并且也意识到了化石燃料大量使用而造成的环境不可逆转的污染，随着能源问题的日渐严峻，寻找一种安全，干净，高效的新型能源已经成为了全世界共同努力的目标。 海洋是世界上最大的太阳能接收器,6000万平方公里的热带海洋平均每天吸收的太阳能,相当于2500亿桶石油所含的热量.吸收太阳热能的海洋表面温度较高, 大海里蕴藏着巨大的热能，而一定深度海水温度较低.海洋温差发电是利用海洋表面和海洋深处的温度差来发电的新技术。据估计只要把南北纬20度以
温差发电机原理 分类：杂九杂十| 标签：温差发电机? 塞贝克效应? 帕尔贴效应? 2013-05-21 09:35 阅读(2858)评论(0)塞贝克效应和帕尔帖效应 塞贝克效应（Seebeck effect）：不同的金属导体（或半导体）具有不同的自由电子密度（或载流子密度），当两种不同的金属导体相互接触时，在接触面上的电子就会由高浓度向低浓度扩散。而电子的扩散速率与接触区的温度成正比，所以只要维持两金属间的温差，就能使电子持续扩散，在两块金属的另两个端点形成稳定的电压。由此产生的电压通常每开尔文温差只有几微伏。这种塞贝克效应通常应用于热电偶，用来直接测量温差。 一个温差发电电路由两种赛贝克系数不同的材料接触构成(比如P型半导体和N型半导体)。如果没有负载，电路中不会有电流但是两端会有电动势，这时候它以检测温度的热电偶方式工作。（图片来源：） 帕尔贴效应是塞贝克效应的逆效应，当有电流通过不同的导体组成的回路时,除产生不可逆的焦耳热外,在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。这是珀耳帖在1834年发现的。简而言之，当在两种金属（或半导体）回路上施加电压通入电流后，不同金属的接触点会有一个温差。
利用塞贝克效应的热电制冷器电路图。（图片来源：） 帕尔贴效应常用于cpu散热器和袖珍冰箱里的半导体制冷片上。通常使用时我们给制冷片施加电流，一面就会变热而另一面变冷。但是这个效应也可以反过来：只要制冷片两端有温差就会产生电压。 温差发电依靠塞贝克效应，由于半导体温差电材料的效果比金属的高得多，所以有实用价值的温差电材料都是用半导体材料制成的。帕尔贴器件是利用半导体的帕尔贴效应制冷的器件，实用的半导体制冷器由很多对热电元件经并联、串联组合而成，也称热电堆。单级热电堆可得到大约60℃的温差。热电堆也可根据塞贝克效应工作把热能（即内能）转化为电能进行温差发电。当温差电堆两端处于不同温度时，就会产生电动势，可以输出功率。
冷能温差发电技术及材料研究进展 胡 放3 戚学贵 王学生 任 超 代晶晶 (华东理工大学机械与动力工程学院) 摘 要 温差发电技术是一种直接利用热电材料完成热能到电能转换的能源利用技术。介绍近年来关于温差发电的实验和理论研究的国内外现状以及各种热电材料的研究进展和制备状况。 关键词 温差发电 LNG冷能 热电材料 热导率 磁控溅射 0 前言 21世纪的能源短缺促使各国展开多种形式的开源节流,并促使了全球能源体系的重大调整。展望我国从目前到2050年能源需求与保障供应的可能性,煤的份额将由目前的约70%减少至2050年的约40%,天然气、水电、核电份额将有所增长,还有约15%的缺口要靠大规模发展非水能的可再生能源来补足[1]。理论上只要存在冷、热温差,就可转化得到可供利用的能源,故可称为冷、热温差资源为温差能源。开发利用温差能源,国内外已进行了相当多的探索和应用,且工作主要集中于热电转换材料的温差发电[2～4]。 1 L NG冷能利用现状 LNG(liquified natural gas)是天然气经过脱酸、脱水处理,通过低温工艺冷冻液化而成的低温(-162℃)液体混合物。每生产1t LNG的动力及公用设施耗电量约为850k W?h;而在LNG接收站,一般又需将LNG通过气化器气化后使用,气化时放出很大的冷量,其值大约为830kJ/kg(包括液态天然气的气化潜热和气态天然气从储存温度复热到环境温度的显热)。我国将在沿海地区相继建成十几个LNG接收站,每年将进口数以千万吨计的LNG,同时携带着巨额冷量[5]。在高能源价格下,液化天然气的巨大能耗和汽化天然气的冷能浪费使LNG的冷能利用成为热电转换中的新兴领域。 2007年福建已经以每年260×104t的规模进口LNG,华南理工大学[5]为其设计了“超低温冷能的火用分析和火用经济价值估算通过冷媒循环利用LNG 冷能系统”以及“LNG冷能用于空分和中低温冷用户的集成方案”,可以冷却290×104t空气,相当于60000m3/h的氧气制备规模,即一套特大型常规空气分离装置的规模,其大致可以生产11000 m3/h的液氧、47000m3/h的氧气、80000m3/h左右的液氮和氮气,以及1800m3/h左右的氩气。 另外一例国内LNG接收站冷能利用以深圳大鹏湾接受终端[6],如不采用LNG的冷能综合利用技术,每年排入附近海域的冷量将达到215×109 MJ。因此,研究LNG冷能的综合利用技术不仅有利于节约能源,发展循环经济,而且能最大程度减少LNG终端站对附近海域的影响,保证该湾区甚至全部沿海地区的可持续发展。 在国内,LNG低温电能利用尚处于实验室研究阶段。目前所提出的LNG冷能发电主要是利用LNG的低温冷能使发电装置中循环工质液化,而后工质经加热气化再在气轮机中膨胀作功带动发电机发电。全静态的热电材料温差发电方式具有简单、无运动部件、组合方便等很多优点,因此它是一种实现LNG低温冷能温差发电的颇具前景的途径。 北京化工大学的Lu、W ang两人[7]设计开发了直接利用LNG冷能的朗肯循环,以氨水—水作为 3胡放,女,1986年7月生,硕士研究生。上海市,200237。
半导体温差发电技术 半导体温差发电技术，它的工作原理是在两块不同性质的半导体两端设置一个温差，于是在半导体两端就产生了直流电压。温差半导体发电有着无噪音、寿命长、性能稳定等特点。可在零下40摄氏度的寒冷环境中迅速启动，因此在实际中得到越来越广泛的应用。 温差发电是一种新型的发电方式，利用西伯克效应将热能直接转换为电能。以半导体温差发电模块制造的半导体发电机,只要有温差存在即能发电。工作时无噪音、无污染，使用寿命超过十年，免维护，因而是一种应用广泛的便携电源。 半导体温差发电机,目前主要用于油田、野外、军事等领域。该项目的另一市场化领域在于将发电装置用于太阳能、地热、工业废能等的利用，使热能直接转化为电能。另外，半导体发电模块体积小，重量轻，便于携带，可广泛用于小家电制造、仪器仪表、玩具及旅游业。 随着保护环境、节约能源的呼声越来越高、利用温差发电可能是发展大方向、从小型器件到大型电站,将越来越多地把实验室理论应用到实践中去。 目前国内市场上，最新开发的半导体温差发电组件,规格40×40×4毫米，其内在0.09欧姆以下，其内阻小、耐高温、长寿命。完全符合开发温差发电机的需要。若能使组件两面保持温差摄氏60度，则可发出电压3.5V，电流3A--5A，温差减小电压电流也会随之减小。
使用时注意，温差发电组件的两面与金属散热片之间，最好涂上一层导热硅脂，以利于散热，减小热阻。另外注意，温差发电组件受热要均匀，不能直接用明火烤发电组件。要使发电组件平稳贴在高温物体表面，高温热面温度不能超过180度。其冷面必须加装金属散热片，并采取风冷、水冷、油冷或其它冷却措施，确保能够把热面传过来的热量即时带走，以保持发电组件两面的温差，提高发电效果。
温差发电 塞贝克原理： 在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流。相应的电动势称为热电势，其方向取决于温度梯度的方向。一般规定热电势方向为：在热端电流由负流向正。 塞贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差（电压），该电势差取决于两种金属中的电子溢出功不同及两种金属中电子浓度不同造成的。 半导体的温差电动势较大，可用作温差发电器。 产生Seebeck效应的机理，对于半导体和金属是不相同的。 半导体效应 产生Seebeck效应的主要原因是热端的载流子往冷端扩散的结果。例如p型半导体，由于其热端空穴的浓度较高，则空穴便从高温端向低温端扩散；在开路情况下，就在p型半导体的两端形成空间电荷（热端有正电荷，冷端有负电荷），同时在半导体内部出现电场；当扩散作用与电场的漂移作用相互抵消时，即达到稳定状态，在半导体的两端就出现了由于温度梯度所引起的电动势——温差电动势。自然，n型半导体的温差电动势的方向是从低温端指向高温端（Seebeck系数为负），相反，p型半导体的温差电动势的方向是低温端指向高温端（Seebeck系数为正），因此利用温差电动势的方向即可判断半导体的导电类型。 可见，在有温度差的半导体中，即存在电场，因此这时半导体的能带是倾斜的，并且其中的Fermi能级也是倾斜的；两端Fermi能级的差就等于温差电动势。 实际上，影响Seebeck效应的因素还有两个： 第一个因素是载流子的能量和速度。因为热端和冷端的载流子能量不同，这实际上就反映了半导体Fermi能级在两端存在差异，因此这种作用也会对温差电动势造成影响——增强Seebeck效应。 第二个因素是声子。因为热端的声子数多于冷端，则声子也将要从高温端向低温端扩散，并在扩散过程中可与载流子碰撞、把能量传递给载流子，从而加速了载流子的运动——声子牵引，这种作用会增加载流子在冷端的积累、增强Seebeck效应。 半导体的Seebeck效应较显著。一般，半导体的Seebeck系数为数百mV/K，这要比金属的高得多。 金属效应 因为金属的载流子浓度和Fermi能级的位置基本上都不随温度而变化，所以金属的Seebeck效应必然很小，一般Seebeck系数为0～10mV/K。 虽然金属的Seebeck效应很小，但是在一定条件下还是可观的；实际上，利用金属Seebeck效应来检测高温的金属热电偶就是一种常用的元件。
温差发电原理 温度这个名词是因为我们天天听得到，所以不去问什么是温度的实质。温度是指一定环境下物体内分子或原子热运动的速度”比如气温就是指气体分子的运动速度。不过他们的运动是热”运动，没有固定的方向，或者说物体内由于分子相互碰撞，能量相互传递，方向时时因碰撞而改变。故物体内分子运动很快达到同一运动速度状态” 再说温度传递。两片具有温差的物体接近时，有两种方式可以形成热”传递。或者说形成分子运动速度传递。第一是分子碰撞，温度低的速度慢，能量低。温度高的速度快。两者结合再一起，最终形成中和”第二种是热辐射”说到底就是电磁辐射” 只是这种电磁辐射的波长要比可见光长一些，但温度高时发出的辐射就是可见光”了。所以说在空间内电磁辐射”是能量传递的最基本形式。物体只要在绝对零度以上就能向外界发射电磁辐射”线。只是不同物体在不同温度下，电磁辐射的强度不同。温差就是指两种物体在接触时电磁辐射强度有差别。即物体间存在电磁场强度差别，即存在电位差”或者说存在电动势”导线可以理解为等势体”这样温度不同的物体间接一导线，有电流”产生就好理解了。温差发电”就不奇怪了。 温差发电将热能直接转化为电能，只有微小温差存在的情况下也能应用，是适用范围很广的绿色环保型能源一一它甚至能利用人的体热，为各种便携式设备供电，真正做到，变废为宝？。”华东理工大学机械工程学院涂善东教授、栾伟玲副教授认为，温差电技术正重新成为全球研究的热点，值得我国科学技术研究部门的重视。 就温差电技术的机理、该领域最新研究进展、进行推广应用的紧迫性和当前可能取得进展的突破点等问题，两位从事能源材料与设备技术研究的专家接受了本报记者的专访。 Seebeck 效应 温差发电通过热电转换材料得以实现，而检定热电转换材料的标志，在于它的三个基本效应：Peltier效应、Seebeck效应和Thomson效应。”栾伟玲副教授说，正是这三个效应，奠定了热力学中热电理论的基础，也为热电转换材料的实际应用展示了广阔前景。其中，Seebeck效应是温差发电的基础。 1821年，德国人Seebeck发现，在两种不同金属（锑与铜）构成的回路中，如果两个接头处存在温度差，其周围就会出现磁场，又通过进一步实验发现回路中存在电动势。这一效应的发现，为测温热电偶、温差发电和温差电传感器的制作奠定了基础。 栾伟玲介绍，热电转换材料直接将热能转化为电能，是一种全固态能量转换方式，无需化学反应或流体介质，因而在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄漏、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点，在军用电池、远程空间探测器、远距离通讯与导航、微电子等特殊应用领域具有无可替代”的地位。在21世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下，温差电技术更成为引人注目的研究方向。
温差电现象及其应用——温差发电机 2010级化学物理系龚科PB10206089 摘要:本文分为两部分：第一部分介绍温差电现象的产生机理，包含汤姆孙效应、珀尔帖效应和塞贝克效应的介绍.第二部分介绍温差电现象的一种利用，即温差发电机的应用现状及前景. 关键词：温差电现象汤姆孙效应珀尔帖效应塞贝克效应温差电发电机 正文： 一、温差电现象产生机理 由两种不同材料制成的结点由于受到某种因素作用而出现了温差，就有可能在两结点间产生电动势，回路中产生电流，这就是温差电效应.所产生的电动势称为温差电动势，在一定范围内，温差电动势在数值上正比于两接点处的温度差，即 ε=a(T1-T2)，（1）其中，a为塞贝克系数，在数值上等于单位温度差所引起的电动势.金属的温差电效应较小，a为0~80μV·K-1，用于测量温度，半导体温差电效应较大，a为50~103μV·K-1，可用来制造温差发电机.温差电效应由德国物理学家塞贝克于1821年首先发现；1834年，法国实验科学家珀尔帖发现了它的反效应：两种不同金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时，两个接头之间将产生温差，即珀尔帖效应.1837年，俄国物理学家楞次又发现，电流的方向决定了吸收热量还是产生热量，发热（制冷）量的多少与电流大小成正比.温差电效应根据具体作用原理及表现形式，有汤姆逊效应、帕尔贴效应、赛贝克效应三种. 1、汤姆孙效应 汤姆孙效应即导体两端有温差时产生电动势的现象.其机理是金属中温度不均匀时，温度高处的自由电子比温度低处的自由电子动能大.像气体一样，当温度不均匀时会产生热扩散，在温度低端堆积起来，从而在导体内形成电场在金属棒两端便形成一个电势差.这种自由电子的扩散作用一直进行到电场力对电子的作用与电子的热扩散平衡为止. 2、珀尔帖效应 珀尔帖效应就是电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量.由珀尔帖效应产生的热流量称作珀尔帖热.珀尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流.由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量.能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出. 1837年，俄国物理学家楞次（Lenz，1804～1865）发现，电流的方向决定了吸收还是产生热量，发热（制冷）量的多少与电流的大小成正比，比例系数称为“帕尔帖系数”. Q=л·I=a·Tc·I，（2）其中л=a·Tc 式中：Q——放热或吸热功率π——比例系数，称为珀尔帖系数I——工作电流a——温差电动势率Tc——冷接点温度. 珀尔帖效应最主要的应用就是半导体制冷.半导体制冷片具有以下优势：（1）可以把温度降至室温以下；（2）精确温控（使用闭环温控电路，精度可达±0.1℃）；（3）高可靠性（致冷组件为固体器件，无运动部件，寿命超过20万小时，失效率低）；（4）没有工作噪音.此应用不作为本文的主要内容，故不作详细介绍. 3、塞贝克效应 在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电
汽车尾气温差发电系统 Automobile exhaust thermoelectric power generation system 摘要 (Abstract)： 汽车尾气会以热的形式大量散失, 散失的热量在100瓦的量级。 本项目基于微电脑控制技术将汽车发动机尾气原本以余热直接排放到大气中的能量，运用半导体温差发电组件转化成电能回收利用。并且将发电核心装置和汽车三元催化器结合。使此装置在现有车辆上应用的可行性大幅度提高，并且弥补了三元催化器在汽车启动时催化效率低的缺陷。 发电核心模块为全固态结构，正常使用时间达10-15年。基于开关稳压电路设计的稳压模块为车载电器提供稳定的12V电源。发电组件在为车载电器供电还有盈余时对蓄电池充电。并且发电组件的工作情况，发电功率等信息通过显示器显示。同时发电组件和发动机三元催化器结合，在发动机启动时蓄电池为发电组件供电，发电组件具有制热功能可以为三元催化器加热，缩短发动机起动时三元催化器达到正常催化效率温度的时间，从而提升三元催化器在发动机启动时的催化效率。当发动机正常工作时发电组件高温面的温度符合三元催化器正常工作温度范围。所以两部分结合既可以提升三元催化器在发动机起动时的催化性能，又方便此系统在现有车辆上安装。 关键词（keyword）:汽车尾气发电；温差发电；三元催化器；节能减排。
1、引言（Introduction） 1.1. 课题的背景和意义 当前, 我们社会面临环境恶化和能源危机的威胁, 人类的可持续发展需要对绿色能源技术的发展给予更多地关注?这使得温差发电技术越来越引人注目, 该技术是一种固态能量转换方式, 能够直接将热能转化为电能? 半导体温差发电组件无机械转动, 因而无噪声?寿命长?工作稳定可靠?轻便,且可利用各种设备的废热、余热等, 因而适用于军事、勘探和边远地区等的小功率发电和深空探测?另外, 半导体发电模块可广泛用于小家电制造、仪器仪表、玩具及旅游业。由于传统能源价格日益高涨，废热回收利用愈形重要，热电废热回收技术可望继太阳光电技术之外，成为下一波新兴产业。 其技术特点:利用汽车尾气发出的电给汽车电瓶充电，供应用电系统 1.2. 国内外研究现状及我国的研究近况 人们对能源的不断的需求，以及环境保护意识的日益增强，使得各国科学家不断探索新的能源，例如：风能、太阳能、潮汐和地热发电等。科学家开始尝试利用汽车尾气的余热发电，而汽车的余热发出的电相当于有“1000节AA电池”。 美国加州的热力生命能量公司主要生产工业用温差发电系统。该公司目前也在研制能够在只有几摄氏度温差环境下工作的发电机，这与汽车尾气发电的原理大致相当。将1000台这样的发电机组合在一起，就能够提高能量输出。该公司已经研制成功的原型系统可以在50度温差条件下发电100W，足以驱动一个心脏起搏器或者生物传感器。而美国北卡三角州国际研究院采用纳米材料制成1 cm3大小的发电装置，可以在0.9oC温差范围内，输出144W电量，考虑到能量损失，最终输出电量也达到了67W，足以维持心脏起搏器正常工作，这块贴片输出的10~20 mw的电量，也可以为充电电池补足3次电力。 1.3. 汽车尾气温差发电 早在1821年，德国物理学家塞贝克发现了温差电势，温差电势的大小，同被加热的接点（热端）和没有加热的冷端的温度差成正比，而且与两种导体本身的材料有关。基于此原理的热电偶作为工业测温的主要探测头。利用“塞贝克效应”原理来开发发电电池有着广阔的前景。
温差发电片、温差发电机、半导体温差发电技术专利资料 1、半导体温差发电装置的研制 温差发电是一种绿色环保的能源技术。这种全固态能量转换方式无噪音、无磨损、无污染物排放、体积小、重量轻、携带方便、使用寿命长、无需人工维护。基于上述优点，该项技术在国外已广泛应用于航天和军事等领域。我国的温差电研究在致冷方面的应用比较成熟，而在发电方面的进展相对缓慢。本文基于塞贝克效应设计了一种在实验室中实现的低温差的发电实验，对比实验中不同温差、不同冷却情况的输出电能，给出单个发电模块和两个发电模块串联的输出电压与温差对应关系，简化计算了功率输出状况，指出单个发电组件的模 (50) 2、半导体温差发电模块热分析与优化设计 对半导体温差发电模块的实际传热模型进行了分析，得到了模型中的内、外热阻分布情况，特别对接触热阻对模块的影响进行了分析。对模块稳态和非稳态温差发电过程进行了热分析，得出了稳态发电过程中电偶臂内的温度分布和非稳态发电过程中电偶臂内的温度和温差电流随时间的变化，并分析了内部和外部因素对非稳态发电过程的影响，比如接触因素、热源、热沉换热系数、环境温度、电偶臂长和截面积等。还对半导体温差发电模块进行 (58) 3、集热式太阳能温差发电装置的研究 温差发电技术是一种将热能直接转换为电能的环保能源技术，在发电过程中无噪音、无污染物排放、体积小、重量轻等优点。随着热电材料的迅速发展以及性能的提高，已经开始从军事航天领域向民用和工业应用方面普及。本课题中，采用ANSYS软件，研究温差发电元件的性能，并仿真优化在中温区(200-400℃)有较高热电转换效率的分段温差电元件。在此基础上，利用太阳能热作为温差发电的热源，研制一套集热式太阳能温差发电装置，主要包括 (48) 4、LNG冷能利用与低温半导体温差发电研究 设计并建立了一套利用LNG低温冷能温差发电并联合电解水制氢的实验装置。该装置中，LNG-水换热器是最关键的器件。经过多次实验和改进后，LNG-水换热器采用了以多孔铝扁管为LNG换热器，在铝扁管两面粘贴半导体温差发电片，再用薄铝箔胶带将LNG换热器及半导体温差发电片密封，在侧上方布置水喷淋头的形式。工作时，铝扁管内通入LNG，水喷淋到铝箔面，水的热量穿过铝箔并通过温差发电片，传给夹层内部的LNG，使LNG 受热气化，在半导体温差发电片两侧有温差，产生直流电。该形式的换热器，具有LNG侧流道耐压高、传热性能好、表面扁平易于粘贴、接触 (118) 5、半导体温差发电器应用的研究 研制了应用于不同场合及环境下的热水照明系统、基于火焰的半导体温差发电系统及基于太阳能的半导体温差发电系统。在热水温差电照明系统中，利用热水壶里的热水作为热源，以高效率、高亮度的LED作为照明器，可作为家庭应急照明用；基于火焰的半导体温差系统，则是以野外篝火等作为热源，以水(最高温度不超过其沸腾温度100℃)作为冷端，方便人们野外活动用电需求。基于太阳能的半导体温差发电系统是用半导体温差发电模块对太 (50) 6、低品位热源半导体小温差发电器性能研究 测定了目前室温附近最常用的Bi2Te3基半导体材料从0℃附近到200℃附近材料特性参数的数值，得到了随温度变化的拟合关系式，这对于进一