温差半导体发电是一种新型的发电方式,即利用塞贝克效应将热能直接转换为电能:
P型和N型结合的半导体元件组成的器件的一侧维持在低温,另一侧维持在高温,这样器件高温侧就会向低温侧传导热能并产生热流。即热能从高温侧流入器件内,通过器件将热能从低温侧排出时,流入器件的一部分热能不放热,并在器件内变成电能,输出直流电压和电流。通过连接多个这样的器件便可获得较大的电压。该器件即为目前应用日益广泛的温差发电片。
由半导体温差发电片制造的半导体发电机有着无噪音、寿命长、性能稳定等特点,同时体积小,重量轻,便于携带,成为了一种应用广泛的便携电源。目前主要用于油田、野外、军事等领域,同时越来越多地应用于小家电制造、仪器仪表、玩具及旅游业等行业。
随着现代社会保护环境、节约能源的呼声越来越高、人们更多地在考虑如何有效地将太阳热、海洋热、地热、工业废热、燃烧垃圾的发热等地球上各种热源产生的热能转化为电能。因此半导体温差发电技术必将得到更广泛的应用。
温度高可以产生电,这叫温差发电。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柯诺特效率(Carnotefficiency)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(Seebeckeffect)。
在两种不同的金属所组成的闭合回路中,当两接触处的温度不同时,回路中会产生一个电势,此所谓“塞贝克效应
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因为半导体材料问题,目前的半导体温差发电效率(民用)一般为4-8%左右,这意味这向发电片供应1000W热量(而且是以秒算)才能产生50W电量,经过升降压后实际电量只有42-48W,这里面还有个前提就是--冷热端温差至少要达到120度以上才有实际意义。
目前商用的半导体发电基本上集中在500-1000度的高温(300度温差以上),低温应用不多。
对于环境温度,如果用半导体温差器件来发电,暂时来说经济效益非常非常低。如冷热环境的温差达到50度,可以考虑通过有机工质作热传导的汽轮机发电,可以参考海水温差发电的应用。但费用投入很大,需要专业知识才行。
温差热发电技术是利用高、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( Rankine Cycle,RC) 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。
以上内容参考:百度百科-温差发电
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