温差发电原理

图4-3  汤姆逊效应示意图

    汤姆逊效应的起因与珀尔帖效应相似，但在汤姆逊效应中，载流子的能量差异是由温度梯度引起的。汤姆逊系数、塞贝克系数、珀尔帖系数间的关系式为

α= π/T    (4-4)

     (4 -5)

4.1.2温差发电原理

    温差发电的原理如图4 -4所示。它由N、P两种不同类型的半导体热电材料经过导电性好的导流片串联而成，当热端加热时，使器件的两端建立起温差，两种载流子都流向冷端，形成温差发电器。一般商业热电器件含有18组-128组这样重复排列的热电单元，通过串联或并联来达到所需要的功率。温差发电是以塞贝克效应为基础的，它具有其他发电形式不可比拟的优点：安全可靠，使用寿命长，维护费用低，没有噪声；可以利用太阳能、放射性同位素辐射等热源；能适应任何特殊气候的地区使用。但它的不足之处就是造价偏高、效率较低。温差发电的主要应用包括三个方面：

图4-4  温差发电装置工作原理

    (1)利用低品位的热能发电，如利用城市处理垃圾热、工业余热、废热及汽车尾气热、地热、太阳能等来发电，充分利用能源，减少能源消耗和环境污染。

    (2)很有可能的应用领域在小功率方面，如各种传感电路、逻辑门和消错电路的μW、mW级电源，小的短程通信装置和生理学研究中的小型发电机等。

    (3)使用在一些特殊的场合，尤其在空间发电站中。目前，在卫星和其他空间飞行器中已有许多商业化的热电转换器投入正常运转，使用效果非常好。还可用于水下油管的阴极保护，偏远地区的自动天气预报站的电源配备等。

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