核电池及其应用概述

1 简介 核电池,又叫同位素电池,也被叫做"放射性同位素温差发电器",最初也叫原子电池,它是将原子核放射能直接转变为电能的装置,是由一些性能优异的半导体材料,如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等,把许多材料串联起来组成,再加上一个合适的热源和换能器,在热源和换能器之间形成温差才可发电.     

碲化铋温差发电模块构型优化设计

利用温差发电技术进行发动机废热回收的研究日益受到关注。为此,以热源温度250℃、热沉温度30℃为工况,考虑半导体热电材料(碲化铋)物理参数随温度的变化,数值研究了热电元件长度和截面积、导热基底厚度这3个结构参数对温差发电模块发电性能的影响。针对1维模型精度低和灵活性差的特点,建立了3维热电耦合物理模型。数值模拟结果表明:对于峰值输出功率而言,热电元件长度存在最优值,在该研究条件下,最优值在0.075~0.125 mm范围内,与理论分析结果近似,能量转化效率则随热电元件长度的增加而减小;输出功率随热电元件截面积的增大而减小,面积比功率和能量转化效率则缓慢下降;导热基底越厚,输出功率和能量转化效率均越减小。并且建立了简易实验测试装置,通过测试商用热电器件验证了物理模型的准确性。研究结果能为温差发电模块构型设计提供参考。     

商用温差电致冷组件用于发电的研究

由于环境保护和军事应用的需要,近年来温差电材料和器件的研究重新激发起人们极大的兴趣。研究了商用温差电致冷组件用于发电的可行性,实验得出各种条件下三种标准温差电致冷组件在发电模式下的输出性能,并讨论了用于低温发电的经济性。发现以目前的价位为基础分析,温差电致冷组件用于低温热源发电的成本已经低于工业用电的价格。利用商用温差电致冷组件发电技术大规模开发工业余热、汽车废热、垃圾燃烧热的时代已经到来。     

Bi2Te3基温差发电组件的热应力和结构参数选择

温差电材料性能决定了温差发电组件(TEM)的发电功率及转换效率,而在使用过程中由于环境因素的影响,对其机械性能也提出了一定的要求.热压法制备的Bi2Te3基温差电材料密度和强度均有提高,缓解了区熔法制备的Bi2Te3基温差电材料在平行于晶体方向上易发生解理破坏的问题,但还不能完全避免.通过分析Bi2Te3基温差电材料沿...     

一种温差电单偶热电转换效率的测试方法

提出了一种温差电单偶热电转换效率的测试方法,将测定输入温差电单偶的热流量分解为测定温差电单偶的输出电功率与测定从温差电单偶流出的热流量,并用温差电热流量计测定温差电单偶冷面流出的热流量。该测试方法避免了测量输入温差电元件的热流量,因此可以不考虑温差电元件侧面对流、辐射热损失防护问题。半导体温差电材料的塞贝克系数可以是金属的几倍,因此温差电热流量计的灵敏度高,热电转换效率的测量可以获得较高精度。给出了一些温差电单偶热电转换效率的测试结果。热面温度500℃,冷面温度50℃时,碲化铅/碲化铋级联温差电单偶的最大热电转换效率测试结果为8.45%。当冷面温度固定在50℃,作者测试了一对碲化铋温差电单偶热电转换效率随热面温度变化的规律,结果显示其热电转换效率呈近似线性增长。讨论了测试误差的来源,认为测试误差主要来源于热流量计的标定误差。     

光伏组件潜在诱导衰减效应的研究

光伏组件的潜在诱导衰减会减少光伏发电系统对外输出的电能,严重情况下使光伏发电系统瘫痪,几乎不对外输出电能。在温度为85℃和85%湿度条件下,对单块光伏组件模拟光伏发电系统中出现的潜在诱导衰减效应,即组件的铝边框和输出端产生1 000 V的电势差。每隔6 h测试一次组件的电致发光(EL)图像和I-V电性能,实验持续时间为48 h。结果表明:该效应会使组件产生漏电,漏电程度随着实验持续的时间而变得严重。运用电容原理解释潜在诱导衰减产生的物理机制,并采用低介电常数的封装材料制作新的光伏组件,能使组件的功率衰减控制在2%以内,完全具有抗潜在诱导衰减的性能。     

分段温差电元件的设计

由于分段温差电元件能够在较宽的温度范围内很大程度地提高热电转换效率,因此,在世界范围内受到广泛的关注。对碲化铅(PbTe)材料和碲化铋(Bi2Te3)材料组成的分段温差电元件进行了理论设计和计算。确定了在热面温度为773K、冷面温度为323K,元件总长度为15mm时,PbTe的最佳长度为8.8mm。测试结果表明:由设计的元件制作出的分段温差电单偶的热电转换效率达到了7.31%。     

一种温差发电模块的研制及其性能测试

基于低温热源余热的回收再利用研制了温差发电模块.温差发电模块由4只温差发电组件电串联、热并联构成.温差发电组件采用了新的制作工艺,引入化学镀镍和整体焊接工艺技术,提高了焊接浸润性和可靠性.利用电子负载模拟实际应用对温差发电模块进行了放电试验,绘制了电流-电压-电功率和温差-电功率曲线.测试结果表明温差发电模块在焊料允许温度范围内,温差越大发电功率越大,其中在热面温度200℃,冷面温度30℃时开路电压和电功率为24.96 V和8.96 W.     

温差发电技术的研究进展及现状

温差发电技术是一种绿色环保的发电方式,它可以合理利用太阳能、地热能、海洋热能、工业余热废热等低品位能源转化成电能。介绍了温差发电技术的原理,回顾了国内外的研究进展及现状,对温差发电中存在的发电效率低、温差电组件使用寿命短、可靠性不高等问题进行了分析,并提出了解决的办法。同时指出随着热电材料和温差电组件性能的提高,温差发电技术的优势将更加明显,应用前景广阔。     

汽车尾气温差发电装置的设计、制作及性能测试

温差发电是一种利用热能驱动热电材料内部载流子的定向迁移,将热能转换成电能的清洁能源发电技术。目前,温差发电技术已在航空航天、军事、医学、太阳能发电等领域得到广泛应用。介绍了温差发电技术在高温汽车尾气发电上的应用,主要包括大功率汽车尾气温差发电装置的设计和制作,以及温差发电装置输出性能测试平台的搭建,并测试了汽车尾气温差发电装置的输出功率和转换效率。实验表明,在一定的温度范围内,输出功率和转换效率随热端温度的升高而线性增加,在可实现的温差和热端温度下,温差发电装置输出功率可达千瓦级别,理论转换效率接近10%。