温差电池的塞贝克效应

塞贝克（Seeback）效应，又称作第一热电效应，它是指由于温差而产生的热电现象。

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。

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，该电势差取决于金属的电子逸出功和有效电子密度这两个基本因素。

半导体的温差电动势较大，可用作温差发电器。 由于不同的金属材料所具有的自由电子密度不同，当两种不同的金属导体接触时，在接触面上就会发生电子扩散。电子的扩散速率与两导体的电子密度有关并和接触区的温度成正比。

设导体A和B的自由电子密度为NA和NB，且有NA>NB，电子扩散的结果使导体A失去电子而带正电，导体B则因获得电子而带负电，在接触面形成电场。这个电场阻碍了电子继续扩散，达到动态平衡时，在接触区形成一个稳定的电位差，即接触电势。

美国科学家发现，鲨鱼鼻子里的一种胶体能把海水温度的变化转换成电信号，传送给神经细胞，使鲨鱼能够感知细微的温度变化，从而准确地找到食物____科学家猜测，其他动物体内也可能存在类似的胶体.这种因温差而产生电流的性质与半导体材料的热电效应类似，人工合成这种胶体，有望在微电子工业领域获得应用。

美国旧金山大学的一位科学家在1月30日出版的英国《自然》杂志上报告说，他从鲨鱼鼻子的皮肤小孔里提取了一种与普通明胶相似的胶体，发现它对温度非常敏感，0.1℃的温度变化都会使它产生明显的电压变化。

鲨鱼鼻子的皮肤小孔布满了对电流非常敏感的神经细胞.海水的温度变化使胶体内产生电流，刺激神经，使鲨鱼感知到温度差异.科学家认为，借助这种胶体，鲨鱼能感知到0.001℃的温度变化，这有利于它们在海水中觅食。

哺乳动物靠细胞表面的离子通道感知温度：外界温度变化导致带电的离子进出通道，产生电流，刺激神经，从而使动物感知冷暖.与哺乳动物的这种方式不同，鲨鱼利用胶体，不需要离子通道也能感知温度变化。 1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各接一根铋丝，在将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上，通电后，发现一个接头变热，另一个接头变冷。这说明两种不同材料组成的电回路在有直流电通过时，两个接头处分别发生了吸放热现象。这就是热电制冷的依据。

半导体材料具有较高的热电势可以成功地用来做成小型热电制冷器。图1示出N型半导体和P型半导体构成的热电偶制冷元件。用铜板和铜导线将N型半导体和P型半导体连接成一个回路，铜板和铜导线只起导电的作用。此时，一个接点变热，一个接点变冷。如果电流方向反向，那么结点处的冷热作用互易。　热电制冷器的产冷量一般很小，所以不宜大规模和大制冷量使用。但由于它的灵活性强，简单方便冷热切换容易，非常适宜于微型制冷领域或有特殊要求的用冷场所。

热电制冷的理论基础是固体的热电效应，在无外磁场存在时，它包括五个效应，导热、焦耳热损失、西伯克(Seebeck)效应、帕尔帖(Peltire)效应和汤姆逊(Thomson)效应。　一般的冷气与冰箱运用氟氯化物当冷媒，造成臭氧层的被破坏.无冷媒冰箱(冷气)因而是环境保护的重要因素.利用半导体之热电效应，可制造一个无冷媒的冰箱。　这种发电方法是将热能直接转变成电能，其转变效率受热力学第二定律即卡诺效率(Carnot efficiency)的限制.早在1822年西伯即已发现，因而热电效应又叫西伯效应(Seebeck effect)。

温差发电效率低原因：海水温差低。

海洋温差能与现有的生物化学能和核能相比，不能大规模商业化应用的主要原因是循环热效率低。提高OTEC系统循环热效率最有效的途径是提高冷、温海水的温差，温海水与冷海水的温度差至少要在20℃以上才能实现海洋温差发电。

按海水表面25℃的平均温度计算，5℃左右的冷海水一般取自千米左右的大洋深处，若要继续扩大温差，则深度会更深。

变化：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，因此自由电子从温度高端向温度低端扩散，在低温端堆积起来，从而在导体内形成电场，在金属棒两端便引成一个电势差。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。

扩展资料

1856年，汤姆逊利用他所创立的热力学原理对塞贝克效应和帕尔帖效应进行了全面分析，并将本来互不相干的塞贝克系数和帕尔帖系数之间建立了联系。汤姆逊认为，在绝对零度时，帕尔帖系数与塞贝克系数之间存在简单的倍数关系。

在此基础上，他又从理论上预言了一种新的温差电效应，即当电流在温度不均匀的导体中流过时，导体除产生不可逆的焦耳热之外，还要吸收或放出一定的热量（称为汤姆孙热）。

或者反过来，当一根金属棒的两端温度不同时，金属棒两端会形成电势差。这一现象后叫汤姆孙效应（Thomson effect），成为继塞贝克效应和帕尔帖效应之后的第三个热电效应（thermoelectric effect）。

参考资料来源：百度百科-温差发电

参考资料来源：百度百科-海洋温差发电

电磁感应原理发电的设备，就是目前比较常见的发电机组，即通过外力（比如风力，核能，水能，潮汐能等等）推动轮机，然后轮机带动发电机运转，发电机的转子旋转，根据导体切割磁感线的电磁感应原理而发电 其次，目前比较常见的还有两种 光伏特发电方式，即太阳能电池，他是利用在高纯度硅上，抛洒一些名叫锗的半导体物质，两类物质之间就会形成PN结，而控制恰当，这个PN结就会形成一个具有孔穴的空隙。 当电磁波（太阳光）[但事实上这种电池对光所在的频率吸收比较高，而对其他频率电磁波吸收能量并不高]的光子的能量，冲击到电池板上，导致硅以及锗的电子产生迁跃，这个时候，由于硅和锗显不同的电性，这样就产生了电压，n多这样的PN结串联起来后再并联，即可得到高电压，高电流的输出供给给负载使用 还有一种方法也比较常见 即温差电池。 他也是利用半导体PN结的性质，当在两端存在足够的温差的时候，PN结两侧就会产生电压，从而如果形成回路则形成电流 这种电池不需要有太阳能电池那么高的硅纯度，所以很早的时候就被发明，由于无法获得温差，所以这种电池都很少用，但他却延伸出另一种东西，下面我再说吧。 当年的焦耳以及安培 两个人，在研究电流和热的关系，以及安培在研究导体电阻以及磁场这些关系的时候，第一个应用了这种电池 当年安培在冬季获得了冰，将这种电池的一侧接触冰，另一侧通过一个金属，放在火炉上造成足够温差（当年的似乎需要至少300多度，现在的只要30-80度就可以了，主要是硅纯度高了）产生了稳定的电流，从而对电阻以及电流电压的关系起了促进作用，对电流的磁效应也做出了解释，得到了安培定律。 这种电池目前的延伸品，即 半导体致冷片 就是一个很小的片，通电后两侧就会产生温差，热量会从一侧跑到另一侧，通常用在汽车上的小冰箱的。

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