溫差發電片原理及應用
溫差半導體發電是一種新型的發電方式,即利用塞貝克效應將熱能直接轉換為電能: 將P型和N型結合的半導體元件組成的器件的一側維持在低溫,另一側維持在高溫,這樣器件高溫側就會向低溫側傳導熱能並產生熱流。即熱能從高溫側流入器件內,通過器件將熱能從低溫側排出時,流入器件的一部分熱能不放熱,並在器件內變成電能,輸出直流電壓和電流。通過連接多個這樣的器件便可獲得較大的電壓。該器件即為目前應用日益廣泛的溫差發電片。 由半導體溫差發電片製造的半導體發電機有著無噪音、壽命長、性能穩定等特點。隨著現代社會保護環境、節約能源的呼聲越來越高、人們更多地在考慮如何有效地將太陽熱、海洋熱、地熱、工業廢熱、燃燒垃圾的發熱等地球上各種熱源產生的熱能轉化為電能。因此半導體溫差發電技術必將得到更廣泛的應用。便攜式小型電源
利用煤、油、天然氣、木材等燃燒熱以及取暖爐、烹飪爐等餘(yu) 熱作為(wei) 熱源的溫差發電裝置可以作為(wei) 便攜式小型電源,為(wei) 野外作業(ye) 、遊牧民族提供電源。其優(you) 點是可以利用來源廣泛的熱源發電,減少蓄電池攜帶量。此外,這種技術還可以用於(yu) 製造旅行用便攜式應急電源。國外已有可隨身攜帶的小型溫差發電器,利用燃燒熱、賓館取暖片等熱源發電,用於(yu) 為(wei) 便攜式電子設備(手機、筆記本電腦等)充電。圖4是安裝在普通爐灶底部的溫差發電裝置,利用爐膛底部廢熱發電,已在歐洲應用。主要為(wei) 外出郊遊、旅遊者提供輔助電力
高溫工業(ye) 窯爐餘(yu) 熱發電。主要利用鋼鐵、有色金屬、玻璃、水泥、陶瓷等耗能工業(ye) 窯爐以及發電廠等鍋爐排放的150~250°C低品位餘(yu) 熱發電。這部分低溫餘(yu) 熱難以采用常規技術發電,熱電材料溫差發電技術可以填補這方麵的技術空白。圖2是浙江大學趙新兵等人提出的利用高溫爐煙道餘(yu) 熱發電的內(nei) 冷式溫差發電係統原理圖及模擬器件原型。它利用煙道餘(yu) 熱和循環水冷片之間的溫差(約100~150°C)發電,可模塊化生產(chan) ,現場組裝。
汽車發動機餘(yu) 熱發電。美國通用汽車、日本豐(feng) 田汽車已開始這方麵的研發,德國寶馬汽車已在530係列汽車上進行原型試驗(圖3)。據估算,一輛中高檔轎車正常運行時,可利用排氣管廢熱發電1千瓦(遠期目標可達5千瓦或更高)。