温差发电的发展与应用

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2024年温差发电市场规模分析

2024年温差发电市场规模分析

2024年温差发电市场规模分析简介温差发电是一种利用地球或其他天体表面的温度差异来产生电力的技术。

随着环境保护和可再生能源的重要性逐渐增加,温差发电作为一种新兴的清洁能源形式,受到了广泛关注。

本文将对温差发电市场的规模进行分析,包括市场的现状、发展趋势以及未来的潜力。

市场现状目前,温差发电市场在全球范围内仍处于起步阶段。

在一些发达国家,如美国、德国和日本,已经有较多的温差发电项目投入实施。

同时,一些新兴市场,如中国、印度和巴西等国家也在积极推动温差发电技术的应用。

温差发电市场主要由几个关键参与者组成,包括技术提供商、发电设备制造商和能源开发商。

其中,技术提供商在推动温差发电技术的发展方面起到关键作用。

目前已经有多种温差发电技术得到了商业化应用,如热电堆技术、有机朗肯循环技术和压缩空气能量存储技术等。

发展趋势分析随着环境保护和可再生能源的重要性不断被强调,温差发电市场将迎来更大的发展机遇。

以下是一些发展趋势的分析:1.政策支持:许多国家已经出台了支持可再生能源发展的政策,包括温差发电技术。

这些政策的推动将进一步促进温差发电市场的增长。

2.技术创新:随着温差发电技术的不断改进和创新,其效率和成本优势将进一步提高。

这将有助于推动温差发电市场的发展。

3.能源需求增长:随着全球能源需求的增长,可再生能源将扮演更加重要的角色。

温差发电作为一种清洁能源形式,将在未来得到更广泛的应用。

市场潜力展望根据市场研究机构的数据,预计未来几年温差发电市场将保持快速增长。

以下是市场潜力的展望:1.市场规模扩大:随着技术的成熟和价格的下降,温差发电市场的规模将不断扩大。

预计到2025年,全球温差发电市场的规模将超过100亿美元。

2.新兴市场增长:发展中国家将成为温差发电市场的重要增长点。

这些国家在工业化和城市化进程中需要大量能源,温差发电作为一种可持续、清洁的能源形式,将在这些国家得到广泛应用。

3.技术创新驱动:随着技术创新的不断推进,新型温差发电技术将不断涌现,进一步拓宽市场应用领域。

温差发电专利技术分析及发展预测

温差发电专利技术分析及发展预测

温差发电专利技术分析及发展预测温差发电技术是一种利用温度差异产生电能的技术。

它基于热流动原理,通过热源和冷源之间的温差来产生能量,从而驱动发电机发电。

温差发电技术具有以下优点:高效性、环保性、可持续性和低成本等。

因此,它被认为是一种具有广泛应用前景的发电技术。

目前,温差发电技术主要有以下几种形式:1.热电效应温差发电技术:该技术基于热电转换原理,利用材料的热电效应来产生电能。

常见的材料包括热电材料和热电半导体材料。

该技术的发电效率较高,可用于工业废热回收和太阳能热发电等领域。

2.熔盐温差发电技术:该技术利用熔盐中的热能差异产生电能。

熔盐具有良好的热导性和热稳定性,可用于储能和发电。

该技术可应用于太阳能热发电和核能电站等领域。

3.混合工质温差发电技术:该技术将两种具有不同蒸汽压力的工质进行混合,利用温差将工质的热能转化为机械能,进而驱动发电机发电。

该技术在地热能利用和生物质发电领域有广泛应用。

温差发电技术的发展预测如下:1.技术升级:随着科学技术的不断发展,新材料和新技术将被应用于温差发电领域。

例如,新型热电材料和先进的热电转换设备将大幅提高发电效率。

2.应用领域扩展:温差发电技术将在更多领域得到应用,如家庭供暖、工业废热回收、海洋能利用等。

这将进一步推动技术的发展和应用。

3.温差资源开发:温差发电技术将有助于利用地热能、太阳能、工业废热等温差资源,以提供更清洁、可持续的能源供应。

4.国际合作与市场拓展:温差发电技术在国际上也受到广泛关注。

各国将加强合作,共同推动技术的研发和应用。

同时,温差发电技术的市场前景也将进一步扩大。

总之,温差发电技术是一种具有广泛应用前景的发电技术。

随着技术的不断升级和应用领域的扩展,温差发电技术将为我们提供更多清洁、可持续的能源选择。

低温差发电的原理与应用

低温差发电的原理与应用

低温差发电的原理与应用低温差发电是一种利用低温热源和高温环境之间的温差进行能量转换的发电技术。

它的原理基于热电效应,即通过材料的热载流子扩散来产生电流。

在低温热源一侧,热载流子被加热并变得高能量,然后通过材料的热载流子扩散,到达高温环境一侧,释放出能量,同时产生电流。

1.温差利用:低温差发电可以利用各种温差资源,如温泉、大海、地下水等。

在这些低温环境中,通过低温差发电技术,可以将废热转化为电能,提高能源利用效率。

2.环境能源利用:低温差发电技术可以在自然环境中利用环境温差来产生电能。

例如,太阳能光热系统可以利用太阳辐射产生的温差来发电。

3.工业应用:低温差发电技术可以应用于工业生产过程中的废热利用。

例如,石化、电力、冶金等行业产生的大量废热可以通过低温差发电技术转化为电能,降低能源浪费。

4.家用电器:低温差发电技术可以应用于可穿戴设备、移动设备等小型电子产品,为其提供可持续的电力支持。

例如,通过人体的体温差来发电,为可穿戴设备提供动力。

5.生命科学:低温差发电技术在生命科学领域的应用也非常广泛。

例如,可以利用人体和动物体内的温差来产生微小的电量,为生物传感器、植入式医疗设备等提供电力支持。

1.材料的研发:目前低温差发电技术主要依赖于热电材料,因此研发高效的热电材料是发展的重中之重。

科学家们正在研究各种新型热电材料,以提高能量转换效率。

2.系统集成:低温差发电技术需要与其他能源转换装置相结合,形成一个完整的能源系统。

因此,研发高效的系统集成技术,可以提高低温差发电技术的整体性能。

3.应用拓展:低温差发电技术的应用领域还有很大的拓展空间。

科学家们正在研究将低温差发电技术应用于更多领域,如智能建筑、交通运输等,以满足不同领域的能源需求。

2023年温差发电行业市场前景分析

2023年温差发电行业市场前景分析

2023年温差发电行业市场前景分析随着全球气候变化和环境污染的严重程度不断加剧,可持续发展成为全世界各国的共同发展理念,而新能源作为可持续发展的主要方向之一,越来越受到人们的关注和重视。

温差发电技术作为新能源领域的重要分支之一,其在可再生能源利用和清洁能源产业发展中具有重要作用。

本文将从市场与技术两个方面进行介绍和分析。

一、市场分析1.国际市场情况目前,温差发电技术在欧洲、北美等地区的应用比较普及,相关产品和技术已经比较成熟。

在欧洲,温差发电技术主要应用于偏远地区的生产生活用电,如挪威的北极地区、瑞典的山区等;在北美,温差发电技术主要应用于地热能的利用。

此外,温差发电技术在日本、韩国等亚洲国家也得到了很好的应用。

2.国内市场情况中国是一个能源消费大国,依靠传统能源供应已经不能满足国内经济社会的快速发展,因此新能源领域得到了高度重视。

对于温差发电技术,国内相关企业也在不断加大研发和推广力度。

目前,国内温差发电市场主要分为三个方向:一是北方高寒地区利用地热资源发展温差发电;二是南方利用太阳能与地热发展温差发电;三是利用海水淡化、钢铁钢渣、玉米秸秆等废热资源开发温差发电。

3.市场前景全球能源转型和低碳经济的发展趋势下,温差发电技术具有非常广阔的市场前景。

随着先进科技和新型材料的不断研究和应用,温差发电的效率和经济性越来越高,同时成本也越来越低,将逐渐成为可再生资源发电的主流之一。

二、技术分析1.温差电池技术温差电池技术是温差发电技术的核心,其基本原理是利用两种工作介质之间的温度差异,以具有导电性的材料(如半导体、金属)为载体制成两极,通过温度梯度引起载流子在材料中的移动,以产生电势差和电流,从而实现对温差能源的转换。

目前,温差电池的研究方向主要是优化热电材料的选择和设计,提高能量转换效率。

2.发电系统技术温差发电系统的主要组成部分包括温差电池、散热器、电子负载和控制器等。

散热器的设计对温差发电系统的性能影响非常大,合理的散热设计可以提高系统的工作效率,延长系统的使用寿命。

温差发电技术及其一些应用

温差发电技术及其一些应用

温差发电技术及其一些应用来源:能源技术2009-5-121 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=(αs)2σ/λ (2)式中:αs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。

温差发电原理

温差发电原理

温差发电原理温差发电被广泛应用于可再生能源领域。

它利用温度差异产生的热量转化为电能,成为一种可持续的能源转换方式。

本文将探讨温差发电的原理及其应用。

一、温差发电原理基于热电效应,该效应是指当两个不同温度的导体连接在一起时,会产生一个由温度差异驱动的电势差。

这个现象被称为“塞贝克效应”。

塞贝克效应的原理可以通过简单的示意图来描述。

设想有两个导体条,一个温度较高,一个温度较低。

当两个导体接触时,高温导体的热能会通过传导转移到低温导体中。

由于两个导体具有不同的电导率,高温导体中的电子会受到更多的激发而移动得更频繁。

这导致高温导体上部分电子转移到低温导体上,而低温导体上的电子则更少。

这种电子的转移导致了两个导体之间产生电势差,从而产生了电流。

利用塞贝克效应,可以设计出温差发电装置。

一般来说,这种装置由两个热电材料组成,它们具有不同的导电特性。

这两个材料通常被称为“热端”和“冷端”。

在温差发电装置中,热端与热源接触,而冷端与冷源接触。

当热端与热源接触时,热能通过传导、对流或辐射的方式从热源传递到热端。

热端材料中的电子因受到更多的激发而运动更频繁,从而产生了电子流。

这个过程使得电子从热端流向冷端,从而产生了电势差和电流。

二、温差发电应用1. 垂直温差发电垂直温差发电是一种利用地球自然温度差异产生电能的技术。

地球内部的温度较高,而地表温度较低,温差发电可以利用这一差异。

该技术可以应用于地下热能利用、地热发电等领域。

2. 太阳能温差发电太阳能温差发电是利用阳光辐射热量和环境温度之间的差异来产生电能。

该技术可以应用于太阳能热发电、太阳能热水器等领域。

3. 工业余热利用在工业生产过程中,会产生大量的余热。

利用温差发电技术,可以将这些余热转化为电能,实现能源的回收和利用。

4. 电子设备散热利用电子设备在工作过程中会产生热量,通过温差发电技术,可以将这些热量转化为电能,为电子设备提供一部分电力需求。

5. 生物质发电温差发电技术可以应用于生物质发电过程中的余热利用,实现能源的高效利用。

2024年温差发电市场发展现状

2024年温差发电市场发展现状引言温差发电是一种利用地球内部温差产生能量的发电技术。

随着能源需求的增加和环境保护意识的提高,温差发电作为一种清洁能源技术受到了越来越多的关注。

本文将介绍温差发电市场的发展现状,包括市场规模、技术进展、主要市场参与者等方面。

市场规模目前,温差发电市场规模整体较小,主要集中在一些发达国家和地区,如美国、加拿大和欧洲。

根据市场研究报告,2019年全球温差发电市场规模约为xxx亿美元,预计到2025年将增长到xxx亿美元。

尽管市场规模相对较小,但温差发电作为一种可再生能源技术,具有巨大的发展潜力。

技术进展温差发电技术经过多年的研究和发展,已取得了一些重要的突破。

目前,主要的温差发电技术包括热电效应温差发电和奥特曼循环温差发电。

热电效应温差发电是利用材料的热电效应将温差转化为电能的方法。

该技术广泛应用于低温温差发电,如地热发电和工业余热利用。

奥特曼循环温差发电是利用低温热源与高温热源之间的温差驱动发电机运转的方法。

该技术适用于高温温差发电,如太阳能光热发电和核能发电。

近年来,温差发电技术不断创新,如纳米材料的应用、新型工作介质的研发等,使得温差发电的效率和可靠性得到了提升。

这些技术进展进一步推动了温差发电市场的发展。

主要市场参与者目前,温差发电市场的主要参与者包括发电设备制造商、能源公司和科研机构等。

其中,一些知名的公司在温差发电领域已经取得了一定的技术和市场优势。

美国的X公司是一家领先的热电效应温差发电设备制造商,其产品已在多个国家和地区得到应用。

欧洲的Y公司则是一家主要从事奥特曼循环温差发电技术研究的科研机构,他们的研究成果在太阳能光热发电领域得到了广泛应用。

此外,一些政府机构和国际组织也在推动温差发电市场的发展。

这些机构通过制定政策和提供资金支持等方式促进温差发电技术的研究和应用。

市场前景随着全球能源需求的不断增长和对大气污染的担忧,温差发电市场具有广阔的前景。

预计未来几年,温差发电市场将保持较快的增长速度。

2024年温差发电市场前景分析

2024年温差发电市场前景分析引言温差发电(也称热差发电、热量差动力发电)是一种利用地球自然温差产生电能的新型清洁能源技术。

它通过利用热源温度差异实现能量转换,具有潜力巨大的发展前景。

本文将对温差发电市场的前景进行分析。

温差发电技术概述温差发电技术主要包括热电堆、热机、热泵等。

其中,热电堆是最常用的温差发电技术,在温差发电市场占据主导地位。

热电堆主要是利用热电材料的热电效应实现能量转换,其高效、可靠、环保的特点使其成为温差发电市场的关键技术。

温差发电市场现状分析1.市场规模扩大:随着环保意识的增强以及政府对清洁能源的大力支持,温差发电市场规模逐年扩大。

根据市场研究报告,预计未来几年国内外温差发电市场年复合增长率将达到10%以上。

2.技术创新推动市场发展:温差发电技术在高温与废热能转换效率的提升以及新材料的研发上取得了显著进展,这将促进温差发电市场的进一步发展。

3.政策支持力度增加:各国政府纷纷制定了清洁能源政策和目标,加大对温差发电技术的支持力度,提供了良好的政策环境和市场机会。

2024年温差发电市场前景分析1.温差发电在清洁能源行业中的地位逐渐突出:温差发电作为一种高效清洁能源技术,具有独特的优势,在能源转型的背景下,其地位将逐渐得到认可并得到更广泛的应用。

2.市场应用领域不断拓展:目前,温差发电主要应用于工业废热利用、建筑节能等领域。

未来,随着技术的进一步成熟和商业化推广,温差发电有望拓展到更多领域,如家庭供暖、交通运输等。

3.投资前景广阔:温差发电作为一种新兴的清洁能源技术,投资前景广阔。

在未来几年中,预计将有更多投资者和企业加入到温差发电产业中,推动其进一步发展。

挑战与对策在温差发电市场的发展过程中,仍然存在一些挑战。

主要包括技术成本高、效率有限、设备维护等方面。

为了克服这些挑战,应大力推进技术创新,降低成本,提高效率,并加强与相关行业的合作,共同推动温差发电市场的健康发展。

结论温差发电作为一种高效、清洁的能源技术,具有巨大的市场潜力。

2023年温差发电行业市场规模分析

2023年温差发电行业市场规模分析温差发电是一种利用热力学原理转换温度差异能量为电能的技术,也是一种可再生能源的形式。

随着全球对环保节能的追求,温差发电逐渐得到人们的关注。

本文将从市场规模、应用领域、发展趋势等方面对温差发电行业进行分析。

一、市场规模温差发电是一种新兴的清洁能源和可再生能源形式,它具有广泛的应用价值。

根据数据显示,全球温差发电市场规模在不断扩大,在过去十年中,温差发电市场规模从1000万美元增长到2020年的4.3亿美元,未来有望继续快速增长。

其中,北美和亚太地区是温差发电市场的主要区域,这两个地区的温差发电技术和市场已迅速发展,占全球市场的比重较大。

据预测,到2025年,全球温差发电市场规模有望达到15亿美元水平。

二、应用领域温差发电技术具有广泛的应用领域,可以应用于工业制冷、航空航天、船舶、地震监测等领域。

目前,最主要的应用领域是物联网传感器和移动电源。

物联网传感器:随着智能家居、智能城市的发展,越来越多的传感器需要获取电能,但是传统的电池供电技术具有寿命短、充电时间长、替换成本高等问题,因此温差发电技术成为了解决这一问题的有效手段。

通过采用温差发电,可以为传感器提供可靠的电源,延长传感器的使用寿命,提高传感器的精度和稳定性。

移动电源:现在人们生活用电需求越来越大,电子产品数量也随之增加,但很多时候不能够随时随地充电。

而温差发电设备可以通过使用人体外侧的热能获得能量,为移动电源提供可靠源源不断的电力,使得人们在户外等没有电源的环境中也可以使用电子产品,同时也可以解决一部分电子垃圾问题。

三、发展趋势温差发电是一种新兴的清洁能源和可再生能源形式,它具有广泛的应用价值。

在未来,温差发电技术的应用领域和市场规模将有望得到进一步扩大和提高。

技术创新:目前,温差发电技术尚处于初级阶段,技术上存在一些限制,如温差发电器只能在温差较大的情况下发电,发电能力较低等问题。

因此,未来的研究重点应该集中在技术创新上,如开发新的材料和设备、提高发电效率、降低成本等。

小型温差发电技术研究

小型温差发电技术研究随着可再生能源的发展,温差发电技术逐渐受到人们的关注。

温差发电技术利用温差产生电能,可以充分利用环境中的热能资源,具有环保、可持续的特点。

而在小型温差发电技术方面的研究,更是对能源利用的一种创新,可以为小型设备提供能源支持,为人们的生活提供更多便利。

本文将就小型温差发电技术的研究现状、发展趋势和应用前景进行探讨。

一、小型温差发电技术的研究现状小型温差发电技术是当前热点研究领域之一,国内外学者已经开展了大量的研究工作。

目前,小型温差发电技术主要包括有机朗肯循环、热电效应发电以及热流体发电等多种技术。

有机朗肯循环是一种利用温差产生电能的热力循环系统。

热电效应发电是利用热电材料在温差作用下产生电能,而热流体发电则是通过热传导和对流传热效应,利用温差产生电能。

在小型温差发电技术的研究中,有机朗肯循环因其简单可靠、成熟稳定的特点,受到了广泛的关注。

热电效应发电由于其高效、低成本的特点,也在研究中受到了重视。

而热流体发电则是利用了热传导和对流传热效应,可以应用于一些光热设备中。

小型温差发电技术在不同的领域都有着广泛的应用前景。

二、小型温差发电技术的发展趋势小型温差发电技术的发展趋势主要体现在技术创新、成本降低以及应用推广三个方面。

技术创新是小型温差发电技术发展的关键。

随着科技的不断进步,新型材料、新工艺以及新结构的研发应用,将进一步提高小型温差发电技术的效率和稳定性。

采用纳米材料、多孔结构材料等在小型温差发电器件中的应用,可以增加材料的热传导性能、提高温差利用效率。

成本降低是小型温差发电技术发展的重要方向。

目前,小型温差发电技术的成本相对较高,限制了其大规模应用。

通过工艺优化、设备小型化和材料成本的降低等措施,可以降低小型温差发电技术的生产成本,使其更具竞争力。

应用推广是小型温差发电技术发展的关键。

小型温差发电技术具有非常广泛的应用前景,可以应用于家庭能源供应、无线传感器、智能卫生间等领域。

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温差发电的发展与应用摘要:综述了温差发是的基本原理、温差发电技术的研究历程和取得的成绩以及温差发电的展望,着生探讨了目前温差发电技术存在的问题和提高发电效率的各种途径和措施。

关键词:温差发电;温差发电材料;余热利用;前景展望Development and application of thermal energyAbstract: The thermoelectric generator is a basic principle, the temperature difference power generation technology research history and achievements as well as thermal energy outlook, the health of the current thermal energy technology problems and improve power generation efficiency of the various approaches and measures. Keywords: thermal energy; thermal energy materials; waste heat recovery; outlook1 温差发电的基本原理温差电效应是德国科学家塞贝克于1821年首先发现的,人们称之为塞贝克(Seebeck)效应,即两种不同的金属构成闭合回路,当两个接头存在温差时,回路中将产生电流,这一效应为温差发电技术奠定了基础。

如图1所示,A、B两种不同导体构成的回路,如果两个结点所处的温度不同(T1和T2不等),回路中就会有电动势存在,这便是温差发电技术的理论基础。

当结点间的温度差在一定范围内,存在如下关系:式中:--回路产生的电势;--所用两种导体材料的相对塞贝克系数。

2温差发电的研究进展当前温差发电技术的研究主要集中在三个方面,提高温差发电器件的效率、降低成本和扩大应用范围。

研究表明,温差发电系统的温差越大、热源温度越高、材料优值越高,发电的效率就越高。

因此,提高温差发电器性能的主要方向是开发高优值的热电材料和高效的转换器结构。

目前,低效率是限制温差发电技术产业应用的最主要原因。

通过对热电转换材料的深入研究和开发提高热电转换效率是温差发电技术研究的核心内容。

用于温差发电的热电材料主要是半导体材料,如用于低温(3000C以下)的Bi2Te3及其固溶体合金、中温(300~6000C)的PbTe2SnTe和高温(600~10000C)热电材料SiGe、MnTe 、SiRe2、CeS等。

衡量热电材料优劣的指标为“优值”ZT。

要在效率和产业化方面实现有效竞争,应该保证室温(300K)下的热电材料的ZT>3。

热电转换材料领域现已取得重要的进展,包括绝缘层和导电层交叉分层、特定层的电荷与自旋态的优化设计和结构钠米化等,现在已经把热电材料的ZT提高到接近3。

在现有材料的条件下开发高效温差发电器也是研究的主攻方向。

在这方面融合了许多先进设合了许多先进设计方法和多学科的理论。

热电偶的优值除与电极材料有关,也与电极的截面和长度有关,不同电阻率和导热率的电极应有不同的几何尺寸,只有符合最优尺寸才能获得最佳的器件优值。

同时,设计中还要对温差发电器的负载等性能以及结构进行综合考虑,采用优化、仿真和CAD等方法进行优化设计。

另外,温差发电器在设计中,需要根据热、冷源的形式,研究它的传热方式、接触热阻、散热形式,几何形状及强化方法等问题。

这方面的研究已经成为温差发电器设计的基础。

2.1国外研究进展自1821年Seebeck发现塞贝克效应以来,国外对温差发电进行了大量的研究,1947年,第一台温差发电器问世,效率仅为 1.5%。

1953年,Loffe院士研究小组成功研制出利用煤油灯、拖拉机热量作热源的温差发电装置,在用电困难地区作小功率电源之用。

到2O世纪60年代末,前苏联先后制造了1000多个放射性同位素温差发电器(RTG),广泛用于卫星电源、灯塔和导航标识,其平均使用寿命超过10年,可稳定提供7~30V,80W的功率。

美国也不甘落后,其开发的RTG输出功率为2.7~3o0W,最长工作时间已超3O年。

1961年6月美国SNAP一3A能源系统投入使用,输出功率为2.7W,发电效率5.1%。

1977年发射的木星、土星探测器上使用的RTG,输出功率已达到 155W。

20世纪80年代初,美同又完成500~1000W军用温差发电机的研制,并于8O年代末正式进入部队装备。

随着能源危机和环境污染的加剧,人们开始关注温差发电在废余热利用中的价值,很多国家已将发展温差电技术列为中长期能源开发计划。

日本开展了一系列以“固体废物燃烧能源回收研究计划”为题的政府计划,研究用于同体废物焚烧炉的废热发电技术,将透平机和温差发电机结合,实现不同规模垃圾焚烧热的最大利用。

2003年 11月美国能源部宣布资助太平洋西北国家实验室、密西根技术大学等单位,重点支持他们在高性能热电材料和应用技术方面的研究,特别是工业余热废热的利用。

近年来,对低品位热源的利用成为温差发电技术研究的大方向。

Maneewan等利用置于屋顶的钢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,从而给屋顶降温。

Rida等将温差发电器热端与该国一种做饭的火炉外壁连接,冷端置于空气中,利用炉壁高温与环境的温差来发电,输出功率达4.2W。

Hasebe等利用夏日路面高温做热源,热交换管为集热器,采用19组温差电组件,在热管管内液体流速为0.7L/min 时,输出功率3.6W。

Ikoma等在汽车发动机上安装72组SiGe材料温差发电模块,最大温差1230C,最大输出功率86.4W。

Thacher等在美国能源部和纽约州能源研究开发权利机构资助下开发的汽车尾气余热发电系统,使用20组HZ-20温差电组件,热电材料为Bi-Te基材料,汽车时速112km/h时,最大温差1740C,最大输出功率255W。

2006年,BSST的科学家和BMW联合宣布,商用的汽车温差发电器将于2013年投入使用。

Douglas等针对热源动态变化情况,设计出多模块交互回路温差发电器,在相同热源下,输出功率最大提高25%。

2.2国内研究进展国内在温差发电方面的研究起步相对较晚,主要集中在理论和热电材料的制备等方面的研究。

陈金灿课题组从2O世纪8O年代开始对温差发电器的基础理论进行研究,对温差发电器的性能进行优化分析,得到很多有意义的成果。

屈健等研究了不可逆情况下发电器的输出功率和效率随外部条件的性能变化规律。

李玉东等提出从火用的角度对低温差下发电器的工作性能进行分析。

贾磊等提出低温及大温差工况下汤姆逊热对输出功率的影响不可忽略的观点。

贾阳等建立温差发电器热电耦合分析模型,以数值计算的方法分析了热电材料物性参数及其变化对发电器工作特性的影响,得出结论,材料的导热系数、电阻率及塞贝克系数对发电器转换效率的影响均为非线性,其中导热系数的影响最明显。

任德鹏等分析了温差发电器的热环境、回路中负载电阻等参数及温差电单体对的连接方式对发电器工作性能的影响,得出提高温差发电器热端加热热流或增加冷端的换热系数均能提高发电器的输出功率及热电转换效率的结论。

苏景芳研究了系统与环境,系统与系统之间的热流关系,对系统的性能特性作出优化,建立温差发电器优化设计模型,同时以VB6.0(Microsoft Visual Basic6.0)语言作为开发工具,ActiveX数据对象访问数据库,编写了温差发电器设计软件。

钱卫强通过对低品位热源半导体小温差发电器性能的研究,总结了电动势、内阻及输出功率等参数随外电路、温度、发电组件几何尺寸等因素的变化规律,另外研究了串、并联情况下温差电组件的性能。

李伟江从非平衡热力学角度出发,建立单层多电偶发电器在低温差下稳定T作的模型。

研究温差发电器在内部结构和外部换热条件变化情况下的运行规律,与实验相结合,得出最佳匹配系数下,输出功率和发电效率均随最大温差近似呈线性变化,同时指出解决发电效率低的问题根本上依靠的是材料性能的改善。

刚现东理论分析和实验研究相结合,通过模拟坦克排气筒附近区域制冷状况,由降温情况评估红外隐身效果,得出以坦克尾气余热为热源将温差电技术应用于坦克红外隐身完全可行的结论。

3温差发电技术的应用3.1太阳能发电太阳能是人类可直接利用的清洁能源之一。

在寻找新能源的探索中,太阳能无疑是目前最好的选择。

温差发电开辟了利用太阳能的一个新途径。

太阳能温差发电技术是先通过集热器将太阳能转换为热能,再利用塞贝克效应(温差电效应)将热能转换为电能。

传统的太阳能热发电方式都用发电机或蒸汽轮机作原动机,噪声很大,并普遍造成环境的变迁与污染。

此外,这些带运动部件的系统都包含了一定的维护工作量和必须的运行维护费用,只有在发电容量较大的场合才能获得良好的技术指标。

无运动部件、无噪声且不需要维护的温差发电技术则能够大大简化太阳能发电系统的结构,并可以根据负荷灵活调整温差发电模块的数量,满足对中、小发电量的要求。

2004年泰国学者研究了一种太阳能温差发电屋顶的结构,他在屋顶设置了热电转换器件,利用铜板吸收太阳能辐射热使热电转换器件的热端温度升高,与环境之间形成温差,进行发电。

近年,武汉理工大学张清杰教授同日本科学家新野正之合,提出了将基于高效热电材料的太阳能热电转换技术与基于光伏电池材料的太阳能光电转换技术进行集成复合的太阳能热电光电复合发电技术的新的科学构想,得到我国NSFC和日本JST重大国际合作研究项目的支持,研制出了具有中日双方各50%知识产权的国际上第一台太阳能热电光电复合发电的实验系统并试验成功,开辟了太阳能全光谱 (200~3000nm)直接高效发电技术的新途径。

3.2工业余热发电随工业化进程的加快,各种制造业和加工业生产过程中产生的废气和废液成倍增加,其中的余热相当可观,工业余热的合理利用是解决能源短缺问题的一个重要方面。

利用温差发电技术进行工业余热发电,可降低成本提高能源的利用率,具有可观的经济效益和环境效应。

2006年我国工业耗能175136.6万吨标准煤,工业生产能源利用效率的提高对国家整体能源利用效率的提高具有决定性的作用。

而其中,工业余热的回收利用是提高工业能源利用效率的重要途径。

有统计数据表明,一个年产钢铁500万吨的钢铁企业仅烧结及饱和蒸汽两项余热发电,即可全年发电2.8亿度,可直接为企业减少生产成本1亿多元。

应用温差发电技术回收利用工业余热能量,无能源成本投入,一次性成本为系统设备制造与安装成本。

因为,温差发电技术无工作介质、无运动部件,系统运行成本将十分低廉。

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