温差发电器的应用实例

4.2.4.1微型热电器件在发电方面的应用

    目前，在许多偏远地带，用于监测、控制、测量的无线独立微系统大多都是靠化学电池供电。由于化学电池的使用寿命比较短，几年之内就需要维护或者更换电池，而且，电池内的化学物质会给环境带来影响。因此，需要一种替换电源，太阳能电池就是一个不错的选择。在没有光照的地方，如果存在一定的温差，则利用温差发电器件就是最好的选择。现今，微型温差发电器件的输出功率可达微瓦和毫瓦量级，能满足不少微系统的供电需求。据报道，1997年德国研究人员使用了用于微传感器件的自足电源，他们用物理气相沉积法制备的半导体薄膜微型温差发电器件只有一个硬币大小，完全能与微电子系统兼容。当温差AT= 20K时，该微型温差发电器件的输出功率可达20μW，输出电压达到4V。1998年，日本已经把微型温差器件驱动的手表推向市场。这种安装在手表内的微型温差发电器件利用人体和环境温差来发电，进而驱动手表。美国Biophan公司正着手研制一种植入人体的微型温差发电器件，靠人体和外界的温差来发电。依靠这种温差发电器件可以不断地为植人人体内的电池充电，延长电池的使用时间，减轻因更换电池而给病人带来的额外痛苦。他们计划研制的这种微型温差发电器件大小为2. 5cm2，输出电压达到4V，功率为100mW。

4.2.4.2计算机热量的利用

    废热的利用不仅在于提高热量的利用率，还可以通过转化废热来获得“更高级”的利用，即实现低品位的热能向高品位能量转化。计算机散发大量的热能，如果仅仅是采用冷却方法，不仅没有充分利用而且还额外消耗电能，于是就有了利用计算机废热来发电。一家名为Eneco的芯片公司实现了一种热能转换技术，产品名称为固态能量转换／产生芯片。其基本原理是，利用冷热金属间的电子转移，将热金属的表面（发射端）游离电子，透过真空管传送到另一个冷金属表面（采集端），由此产生电荷、电流。该芯片能够在600℃的环境下工作，并提供30%的热／电能转换率，高于目前所有的热电材料，有可能在将来运用于军事、航天领域。该技术有望将该芯片整合于CPU的散热系统当中，并利用其转换能源来提供风扇或其他散热装置，让散热效率更好，甚至让整体能源使用效率有所提升。最终的目标则是取代锂电池，作为手持装置的能量来源，其结构如图4 -14所示。

图4 - 14   Eneco公司提出的热电转换示意图

    新加坡的设计团队DORmino在绿色电器设计大赛中设计了一款环保概念鼠标作品，配合专用的鼠标垫，这款采用了纳米科技和感应充电技术的概念鼠标靠利用笔记本电脑底部的热量来充电，如图4 -15所示。另一种利用处理器热量并采用温差发电器发电给冷却风扇供电，如图4 -16所示。处理器的热量通过温差发电器，冷面安置的热管将热量带到远处散热器释放。当然，这只是一个概念设计，实际上，用热量先通过温差发电器，再通过热管的方法会增加整个系统的热阻。但作为利用废热来说，这种设计效果不错。

图4-15  笔记本电脑废热给鼠标供电

图4 -16 温差发电器驱动风扇、冷却处理器

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