基于单层MNCl(M=Zr,Hf)的温差发电模型仿真分析

在研究单层ZrNCl和HfNCl材料热电性能的基础上,搭建温差发电模型,研究不同规格温差发电模块的输出性能,然后与其他学者研究的温差发电模型及热电材料的热电转换效率进行对比分析.结果表明:在低温区和中温区,单层ZrNCl的热电转换效率更高.温差发电模块的输出功率随温差发电模块横截面积和热电单元对数的增大而增大.单层Zr...     

一种基于引射式预混燃烧器的新型高温温差发电系统

高温温差发电系统(TEG)由于在分布式能源和耦合热电提高系统效率等方面具有显著的特点而受到关注,但系统特性认识的缺乏阻碍了其发展与应用。为了优化燃烧过程及热端传热性能进而提高系统的发电效率,采用数值模拟的手段研究不同结构引射式预混燃烧器对系统性能的影响,获得优化的燃烧器结构。设计并搭建一种基于引射式预混燃烧器的新型高温温差发电实验台,实验结果证明模拟结果的正确性,经过燃烧器优化后的高温温差发电系统其热电(TE)模块热端温度更高、温度分布更均匀,系统的输出功率和发电效率得到较大的提高。     

一种多功能光伏发电系统的可行性研究

通过在光伏组件的背面连接了一个热电转换模块,形成一个光伏一热电混合模块,从而将光伏组件工作过程中产生的废热转换成电能的同时又降低了光伏组件的温度,进而提高了光电转换效率。将光伏一热电模块与百叶有效结合,从而实现了室内采光、通风及节约空间等多种功能。同时,为了提高光伏组件的入射太阳辐射,引入了可调节的抛物型双面聚焦板,减少了太阳能电池板的面积,从而减少了太阳能发电的成本。     

相变传热在半导体热电转换中的应用

为了解决温差发电技术中发电片热端与尾气间热损失大造成输出功率和热电转化效率不高的问题,提出在尾气与温差发电片热端加装相变传热结构,并计算了加装相变结构后发电器的输出功率和效率,同时与相同传热面积时无相变传热情况进行了对比,并模拟了蒸发段管数和冷凝段高度对发电器输出功率及效率的影响。结果表明,相变结构可提高发电器的输出功率及转化效率,且输出功率随冷凝段长度增加出现峰值,蒸发段管数越多,峰值对应的冷凝段长度越长,而发电效率则随冷凝段长度增加而减少;蒸发段管数增加,输出功率和发电效率均增大。     

千瓦级空间堆热离子—碱金属混合式热电转换系统设计及性能

针对空间核电转换系统静态热电转换发电效率低的问题,设计开发了一种新型的热离子-碱金属混合发电系统。将热离子热电转换系统作为高温热源,配合碱金属热电转换系统耦合发电,通过建立耦合发电系统数理模型,研究了系统接收极功函数和系统电流密度对混合发电系统功率效率的影响。计算结果表明：热离子-碱金属混合发电系统较热离子热电转换系统发电效率提高约6.00%,较碱金属热电转换系统发电效率提高约10.00%,为静态热电转换系统的效率优化提供了理论依据。     

一种新型高中温耦合温差发电系统

在环形高温温差发电系统的基础上,提出一种高中温耦合温差发电系统,数值研究不同燃烧器结构对系统性能的影响,获得经优化后的新型燃烧器结构。实验结果可验证模拟结果的正确性,新型高中温耦合温差发电系统发电功率明显高于单级高温发电系统,且其热电模块的温度分布更均匀,系统发电效率得到较大的提高。     

温差发电模型的热电性能数值计算和分析

为研究半导体温差发电器的热电性能,利用有限元分析方法分别对由4对、12对和126对p/n结构成的3种温差发电模型进行热电耦合仿真模拟。分析负载电阻、温差、p-n结对数不同时,温差发电模型内阻、开路电压、路端电压、回路电流、功率及效率的变化规律。结果表明:温差发电模型内阻仅随p-n结对数的增大而线性增大,不受其他条件影响;开路电压、路端电压和回路电流均随p-n结对数和温差的增加而增大;功率和效率均随温差的增加而增大,当负载电阻与内阻相等时,温差发电模型的功率和效率最大。当温差由128℃增至218℃时,3种模型的最大功率分别由0.15、0.46和5.7 W增至0.44、1.33和16.5 W,126对模型的最大效率由2.4%增至4%。     

基于热电模块的聚光光伏自冷却概念设计

聚光光伏电池的高效、稳定和安全运行依赖于有效冷却技术。常规的聚光光伏电池主动冷却技术需消耗部分光伏电池产生的电能,因而间接降低有效电力输出。据此,文章基于热电模块提出一种聚光光伏电池的自冷却概念设计,并通过热电模块的性能测试实验验证了设计可行性。测试表明,单个56 mm×56 mm热电模块在90℃热源加热条件下的最大开路电压为3.6 V,输出功率为0.97 W。此后,针对10 kW系统进行了参数设计,计算结果表明,整个装置的热电模块总开路电压可达212.6 V,供给冷却模块的输出功率可达706.5 W,满足聚光光伏电池散热的能耗需求。     

计及电热耦合的多级温差发电建模和试验研究

为准确描述多级温差发电器实际工作时各级节点温度分布与通过热功率及其热电输出特性之间的关系,文章建立了计及电热耦合的多级温差发电数值分析模型。运用贪心算法(Greedy Algorithm)编程求解,以常见的Bi2Te3,PbTe和SiGe 3种半导体材料的发电片为例,通过试验验证了模型的正确性,并进一步研究了电热耦合效应对多级温差发电器的Seebeck电压、发电功率和热电转换效率的影响。模型的数值求解和实测结果对比表明:由于电热耦合效应的存在,多级温差发电器在实际工作时各级节点的温度上升,但冷、热端的温差值减小;电热耦合效应会使Seebeck电压、发电功率和热电转换效率明显降低,下降幅度随多级温差发电器热端温度的升高而增大,随发电器级数的增加而减小。     

温差发电模块在光伏模块上的应用研究

提出了一种太阳能利用新方案,即应用温差发电模块,利用光伏板原本散失掉的热能,实现温差发电模块和光伏模块的组合运行。应用数学模型,采用C语言编程,对温差发电模块的运行工况进行了模拟计算,讨论分析了各种温差情况下的运行参数,以及最优负载。