一种温差电器件的发电性能分析研究

BiTe合金是低温热电发电材料的一种典型材料。为获得其在室温范围内的发电方面的热电性能,采用一种BiTe合金材料,制备了多种规格的温差电器件,通过实验研究了该器件在不同温度下的电阻、电压、赛贝克系数等热电性能,给出了其随温度变化的线性近似方程,求得相关的经验参数。在此基础上,推导出最大输出功率的近似数学表达式,并进行了试验验证,实验结果表明近似方程与实际测量结果相吻合。     

温差发电器中热电材料物性的影响分析

考虑温差材料的塞贝克效应及电流的珀耳帖效应,与传热方程相结合,建立了温差发电器的一维计算模型,数值模拟了温差发电器的热电耦合工作过程。主要分析了温差材料的导热系数、电阻率和塞贝克系数的变化及其变物性计算对温差发电器工作性能的影响。计算表明,材料的导热系数、电阻率及塞贝克系数对发电器转换效率的影响规律均为非线性的,其中导热系数的影响作用最明显;当发电器的温差电元件物性参数差别较大时,其内部有不同的温度分布,采用平均值计算会有明显的误差;温差材料物性参数随温度变化后,发电器工作性能有较大的变化。     

地热-温差发电系统的实验研究与经济性分析

在详细了解地热能源利用和温差发电装置发展现状的基础上,提出了地热-温差发电系统。通过实验研究得到了单个半导体温差发电器件在输出功率最大时的匹配负载,以及在匹配负载下改变热端温度时的T-P曲线。最后,采用西藏羊八井的地热参数为此发电系统的运行参数,对系统进行经济性分析,验证了系统的合理性与实用性,为地热能及温差发电进一步的合理利用提供了借鉴。     

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%。     

月球基地温差电源的应用研究

月球基地是未来深入开展月球探测、开发和利用月球资源的主体,常规的光伏发电系统在月夜期间无法提供电能,不能适应月球基地对能源供给的连续性要求。月面环境的特殊性导致月壤内部存在一定的温差,为温差电源的应用创造了条件。考虑热电材料的塞贝克效应及电流的珀耳帖效应,构建了平板型温差电源的热电耦合分析模型;与月壤传热方程联合求解,实现了月面温差电源工作过程的仿真。结果表明,由于温差电源的导热参数与月壤相差明显,导致电源两端无法建立起有效的温差,使其发电效率甚微。在此基础上,对月壤物性及温差电源的传热进行了尝试性改造分析,该措施能够明显提升电源的工作效率,但仍达不到具体应用的水平;对此提出了电源设计及温差材料研制的要求,旨在促进温差发电技术在后续月球探测的应用。     

半导体温差发电模块传热特性的数值研究

针对在光伏-温差混合发电系统中加入温差发电模块能否强化传热、降低光伏电池温度这一问题,结合温差发电的基本原理及传热学理论,采用有限容积法,研究了负载电阻、冷端对流换热系数对温差模块电学特性和传热特性的影响情况。结果表明:随着负载电阻的增加,回路中的电流逐渐减小,电压升高,输出功率会在最佳匹配电阻下达到最大值;负载电阻的增大同时也会导致温差模块传热性能降低,当电阻小于相应温差下对应的临界值时,温差模块会起到强化传热的作用;冷端对流换热系数对系统的传热性能的影响较大,当热端与环境温度之差为150 K,冷端对流换热系数为500 W/(m2·K)时,温差模块的发电效率可达到2.14%,是相同条件下对流换热系数为50 W/(m2·K)的3倍。     

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。     

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。     

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...     

基于MPPT算法的温差发电回收效率研究

针对目前汽车尾气温差发电效率低的问题,通过搭建温差发电实验平台获取温差发电模型,验证最大功率点追踪(MPPT)算法的可行性.分析热电片的开路电压与温差的工作特性,并绘制负载特性曲线,结合改进的二分梯度MPPT控制算法,以提高温差发电回收效率.通过Matlab/Simulink仿真结果表明:相比于传统开路电压法(OCV)和扰动观察法(P&O),提出的MPPT算法在跟踪精度和速度上实现了较大的提升,对后续温差发电实验及算法研究可提供一定的指导.     

铝电解槽侧壁余热温差发电的应用

铝电解是高能耗产业,近一半的电能以热量形式直接散失,降低铝电解槽能耗是铝电解过程节能重要的研究课题之一.根据铝电解槽侧部熔体区槽壳散热特点,在测试槽壳热流密度与槽壁温度等参数的基础上,对铝电解槽的低品位废热进行温差发电的可行性分析;通过实验的方法研究了磁场对温差发电器件的性能影响;根据散热孔的结构,设计制作了温差发电装置,并对散热器进行了优化;在电解槽上对温差发电装置的输出功率、温差电转换效率进行测试,数据表明温差发电在铝电解中的应用是可行的,为铝电解过程的节能探索出一条新途径.     

碲化铋温差发电组件的寿命试验及其分析

通过寿命试验研究了TEG1-127-1.4-1.6-250型碲化铋材料温差发电组件在模拟使用过程中电输出性能的衰减规律,并讨论了碲化铋材料制备工艺对温差发电组件可靠性的影响.研究表明,在热面温度250℃,2250 h的寿命试验中,碲化铋材料温差发电组件的电输出性能衰减速率随时间的增加不断减小.热压制备碲化铋材料发电组件...     

太阳能光伏/温差复合发电系统效率分析

介绍了分频型和联合型集成太阳能光伏发电和温差发电的复合系统的原理,分别建立了聚光光伏和温差发电系统的数学模型,对不同聚光比和换热系数下的发电系统效率进行了计算和比较.结果表明:分频型复合发电系统效率优于联合型复合发电系统.随着聚光比增大,在冷却良好条件下分频型复合发电系统总效率随之增大,而联合型复合发电系统的总效率随聚光比增大而降低;同时换热系数越高,发电系统的性能越好,但存在一限值.     

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。     

火电厂排烟余热用于温差发电的实验研究

为了提高火力发电厂的能源利用效率以达到节能减排和保护环境的目的,进行了利用火力发电厂排烟余热进行温差发电的实验。搭建实验平台,进行了一系列的实验研究,得到了单个半导体温差发电器件在输出功率最大时的匹配负载,以及在匹配负载下改变热端温度,得到了温差发电器件的温度—功率曲线。设计了一种将该温差发电器件用于排烟余热进行发电的方案,并以徐州某电厂为例进行经济性分析。     

利用余热温差发电降低中冷器气体温度

正目前国内外许多学者对汽车温差发电技术进行了研究,主要利用汽车尾气余热体现在以下方面:(1)改善温差电材料特性,如增大无量纲优值系数、改善热电材料结构等;(2)增大温差,如增强冷端散热;(3)改善汽车尾气结构。但汽车上的其他余热资源并没有有效利用。汽车中冷器在冷却增压器的高温气体时会释放大量的热,若利用这些余热进行温差发电,不仅变废为宝,同时也降低了中冷器气体温度,使发动机的进气量更充分,燃烧更彻底,达到汽车节能高效的目的。汽车中冷器是在增压器出口和发动机入口之间的空气冷却器,使增     

区熔制备BiTe基温差电材料工艺研究

区熔法是被广泛采用的制备BiTe基温差电材料的方法。针对批量生产中的区熔温度和温度梯度进行了一系列的实验研究,并对所获得的材料样品的电导率、塞贝克系数及功率因子进行了测试与分析,以了解材料的温差电性能;采用扫描电子显微镜(SEM)观察材料的微观结构;分段密度测试,以分析材料的均匀性。实验结果表明,在确定区熔速率和熔区宽度的前提下,适当的升高区熔温度并使材料生长过程中存在一定的温度梯度有益于提高材料的温差电性能。通过本实验得到在熔区宽度15mm、区熔走速30mm/h时的最佳区熔温度为800,850℃。     

基于半导体温差发电模块的锂电池充电装置

研究了半导体温差发电模块输出电压/输出功率与冷热面温度差的关系,并搭建了利用半导体温差发电模块产生的电能作为能量的一种锂离子蓄电池充电装置。首先在实验的基础上,讨论温度差和半导体温差发电模块输出电压及输出功率的关系;然后设计了利用3片温差发电模块工作在温差150K下输出14￣20V不稳定的电源。根据温差发电模块输出电压不稳定的特点,设计了一个稳压电路。最后,用MAX1679芯片实现4.2V锂离子蓄电池的充电电路,该电路具有预充功能,并且完成快充后进入脉冲充电阶段,既能实现完全充电又能减小持续大电流充电造成的损耗。     

太阳能温差发电技术的研究进展

以太阳能集热技术与半导体温差发电有机结合得到太阳能温差发电技术,该技术有着无噪音,寿命长,性能稳定等特点,是绿色环保的发电方式。简单介绍了太阳能温差发电的原理,回顾了国内外的研究进展及现状,对自行设计的太阳能温差发电系统进行了介绍,并指出太阳能温差发电的应用前景广阔。     

半导体温差发电装置最优工作区控制研究

详细分析半导体温差发电模块的功率特性和效率特性,提出一种兼顾最大功率和最大效率的温差发电优化控制策略,获取最优电流工作区。在Matlab/Simulink中构建基于Boost的温差发电模型并构建实验平台,仿真和实验结果证明控制策略的有效性。