【《温差发电技术国内外研究进展文献综述》1900字】

温差发电技术国内外研究进展文献综述国外对温差发电装置研究的较早，特别是在赛贝克效应被发现以后，涌现了很多与它有关的研究课题。到1947年的时候，第一台温差发电装置问世，如图1.1所示，虽然热电转换效率还比较低，但是在研制温差发电装置方面，它的问世给予了后人很多的灵感，过了六年之后，Loffe院士所在的课题研究小组成功研发出了以煤油灯、拖拉机热量作为热源的发电装置[2]，可以在功率要求不高而且用电困难的场合使用。20世纪60年代，由于人们对热电材料的研究取得较大进展，特别是一些热电性能优越的材料出现，掀起了温差发电技术的研究热潮，无论国防还是军事，许多国家都希望通过温差发电技术，使之在某些特殊领域占据主导性的地位。到60年代末，前苏联制造出了多个放射性同位素温差发电器[3]，它是利用赛贝克效应，将放射性元素的衰变热转换为电能的一种温差发电器件，如图1.2所示，可以用于卫星电源、海上灯塔电源、导航标识等方面，其平均使用寿命较长，可稳定提供7~30V，80W的输出功率。美国也在此期间，取得了较大的成果，研制出的放射性同位素温差发电器平均使用寿命更长，输出功率范围更广，最高可以达到300W，并且还于80年代末将500W~1000W的军用温差发电机进入部队装备行列中[4]。图1.1第一台温差发电器图1.2放射性同位素温差发电装置近年来由于工业废气、汽车尾气、垃圾焚烧等造成的环境污染问题日益严峻，温差发电在废热余热中的利用引起了不少学者的兴趣，甚至有个别国家已经将这个技术作为一种新型的能源开发形式，正在积极探索它的突破口。日本的研究人员借助固体垃圾废物燃烧放出的热量来驱动汽轮机，进而与温差发电装置相联系，可以最大限度的发挥垃圾的利用价值[5]。2003年，美国相关部门积极支持各研究机构推进高性能热电材料的开发以及温差发电技术在余热废热中的应用[6]。现阶段外形类似三明治结构的温差发电片实现了广泛的应用，结构如图1.3所示，而且美国、日本等国家也开始对汽车产生的余热进行相关研究，其中就包括GM、BMW和Nissan等特别有知名度的汽车公司。他们使用价格昂贵的热电材料提升热电转换效率，比方说BMW通过将高温热电材料覆盖在发动机外壁直接回收热量，这些能量不仅可以满足汽车正常用电而且多出来的这部分可以储存用在其它动力驱动部件中。图1.3温差发电片结构国内的研究人员对温差发电这门技术觉醒的比较晚，研究重点放在了理论探索和温差热电材料的研制上。在20世纪80年代的时候，以陈金灿为首的研究人员，对温差发电装置涉及的基本理论和输出特性参数进行了分析，得到了许多有建设性的成果[7]。屈健、李茂德等学者利用热力学理论，考虑了焦耳热、漏热和传导热这三种不可逆的效应对温差发电装置输出特性的影响，有利于后人在此基础上进一步优化分析[8]。贾阳、任德鹏等研究人员构建了温差发电装置的一维计算模型,研究了温差材料相关参数的变化对发电装置工作特性的影响，最终得出了热电材料的导热系数、电阻率及赛贝克系数对转换效率的影响呈非线性变化的结论[9],除此之外他们还分析了热环境、负载电阻、单体对连接方式等参数对输出特性的影响，得出了通过提高温差发电器热源温度或冷端的换热系数都能提高输出功率和转换效率的结论[10]。研究人员钱卫强系统总结了输出功率较小的温差发电器输出电势、内阻、输出功率及转换效率等参数随负载电阻、温度、电偶臂尺寸结构等因素变化的规律，还研究了串、并联情况下输出性能。现在，我国研究人员已经基本上解决了温差发电技术稳定性的问题以及相关的发电效率问题，促进了温差发电技术的稳步发展[11]。参考文献[1]霍蒙，吴舸，袁宏，等.温差发电技术研究综述[J].科技与创新，2020,(10):94-95，97.[2]李菲.碲化铋基热电发电器件的研究[D].中国科学院大学,2013[3]崔萍，李歆，张楠，等.前苏联和俄罗斯同位素温差发电器发展状况[J].电源技术，2004，28（12）:803-806.DOI:10.3969/j.issn.1002-087X.2004.12.019.

[4]赵建云，朱冬生，周泽广，等.温差发电技术的研究进展及现状[J].电源技术，2010，34（3）:310-313.DOI:10.3969/j.issn.1002-087X.2010.03.027.[5]KYONO

T,SUZUKI

R

O,ONO

K.Conversion

of

unused

heat

energy

to

electricity

by

means

of

thermoelectric

generation

in

condenser[J].

IEEE

Transactions

on

Energy

Conversion,2003,

18(1):330-334.[6]MASAHIDE

M,MICHI0

M,MASARU

O.

Thermoelectric

generator

utilizing

automobile

engine

exhaus-t

gas

[J].Thermal

Science

and

Engineering,

2001,9(2):17-18.[7]潘玉灼，林比宏.结构参数与不可逆性对热电发电器性能的影响[J].泉州师范学院学报(自然科学版)，2006,24(6):13-18.

[8]屈建，李茂德，乐伟，等.半导体温差发电器的工作性能优化[J].低温工程，2005(2):20-23.

[9]贾阳，任德鹏.温差发电器中热电材料物性的影响分析[J].电源技术，2008,32(4):252-256.

[10]任德鹏，贾阳.温差发电器工作特性的数值研究[J].航天器工程，2008,17(4):56-61.[11]张峰.温差发电技术的研究进展及现状[J].通信电源技术，2016,33(6):176,194.DOI:10.3969/j.issn.1009-3664.2016.06.063.[12]CHEN

M.

Design,

modeling

and

utilization

of

thermoelectrical

materials

and

devices

in

energy

systems[Z].

Institut

for

Energiteknik,

Aalborg

Universitet,

2009.

[13]MIN

G,

ROWE

D

M.

Recent

concepts

in

thermoelectric

power

generation:

IEEE,

2002.

[14]MIN

G,

ROWE

D

M.

Improved

model

for

calculating

the

coefficient

of

performance

of

a

Peltier

module[J].

Energy

conversion

and

management,

2000,41(2):163-171.[15]CHEN

L,

MENG

F,

SUN

F.

Thermodynamic

analyses

and

optimization

for

thermoelectric

devices:

The

state

of

the

arts[J].

Science

China

Technological

Sciences,

2016,59(3):442-455.

[16]杜群贵