1、 温差发电现状及前景温差发电现状及前景1研究背景 温差能发电概念温差能发电概念2国内外温差发电技术的研究进展状况国内外温差发电技术的研究进展状况3温差发电的利用温差发电的利用4结语结语5致谢致谢6项目背景项目背景 随着世界能源危机、环境污染的日益加剧、随着世界能源危机、环境污染的日益加剧、人口的迅猛增长，人类对能源的需求日益增加，人口的迅猛增长，人类对能源的需求日益增加，迫切需要一种新型能源来替代传统能源。迫切需要一种新型能源来替代传统能源。随着科技的进步更多的新型能源得以发现研究和发展随着科技的进步更多的新型能源得以发现研究和发展温差发电技术是一种绿色环保发电方式，它可以合理利用太阳温差发电
2、技术是一种绿色环保发电方式，它可以合理利用太阳能、地热能、海洋热能、工业余热等低品位能源转化成电能。能、地热能、海洋热能、工业余热等低品位能源转化成电能。温差发电是一种新型的发电方式，它是利用塞温差发电是一种新型的发电方式，它是利用塞贝克效应将热能直接转换为电能，当两种不同贝克效应将热能直接转换为电能，当两种不同金属（或半导体）连接成一个闭合回路，将它金属（或半导体）连接成一个闭合回路，将它们的接点放到两个温度不同的地方，则总的热们的接点放到两个温度不同的地方，则总的热电效应（又称温差电效应）将同时发生的四种电效应（又称温差电效应）将同时发生的四种不同效应：塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊不同效
3、应：塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应（效应（Thomson effectThomson effect）、焦耳效应（）、焦耳效应（Joule Joule effecteffect）。其中，前三种效应是电和热可以相）。其中，前三种效应是电和热可以相互转换的可逆效应。而另外一种效应即焦耳效互转换的可逆效应。而另外一种效应即焦耳效应则是不可逆效应。这四种效应构成了温差电应则是不可逆效应。这四种效应构成了温差电研究的理论基础。研究的理论基础。温差发电原理温差发电原理1转换过程中不需要机械运动部件，不需要附加的驱动、传动系统，因而结构紧凑，没有震动和噪声2 在有微小温差存在的条件下就能将热能直接转化为电
4、能，通过选择合适的半导体材料类别，可以在很宽的温度范围内(300K1400K)利用热能。3安装、使用简便，控制和维护方便，可长期免维护工作。体积小，重量轻，使得携带、运输、保养便利4 安全无污染。热电材料无气态或液态介质存在，而且在能量转变过程中没有废水、废气等污染物的排出，是一种对环境近乎零排放的能源材料，这对于保护环境、改善人类生存与可持续发展具有重要的意义。优点优点温差发电效率低，目前一般都不高于百分之十四温差能利用的最大困难是温差太小，能量密度太低。温差能转换的关键是强化传热传质技术缺点国内国内分部分部国内研究进展国内在温差发电方面的研究起步相对国内研究进展国内在温差发电方面的研究起步
5、相对较晚，主要集中在理论和热电材料的制备等方面的较晚，主要集中在理论和热电材料的制备等方面的研究。陈金灿课题组从研究。陈金灿课题组从20世纪世纪80年代开始对温差发年代开始对温差发电器的基础理论进行研究，对温差发电器的性能进电器的基础理论进行研究，对温差发电器的性能进行优化分析，得到很多有意义的成果。屈健等研究行优化分析，得到很多有意义的成果。屈健等研究了不可逆情况下发电器的输出功率和效率随外部条了不可逆情况下发电器的输出功率和效率随外部条件的性能变化规律。李玉东等提出从火用的角度对件的性能变化规律。李玉东等提出从火用的角度对低温差下发电器的工作性能进行分析。贾磊等提出低温差下发电器的工作性能
6、进行分析。贾磊等提出低温及大温差工况下汤姆逊热对输出功率的影响不低温及大温差工况下汤姆逊热对输出功率的影响不可忽略的观点。贾阳等建立温差发电器热电耦合分可忽略的观点。贾阳等建立温差发电器热电耦合分析模型析模型,以数值计算的方法分析了热电材料物性参以数值计算的方法分析了热电材料物性参数及其变化对发电器工作特性的影响等等。数及其变化对发电器工作特性的影响等等。国外国外分部分部1821年Seebeck发现塞贝克效应以来，国外对温差发电进行了大量的研究，1947年，第一台温差发电器问世效率综述仅为1.5%，在随后的几十年中温差发电机成功用于航天飞机、军事和远洋探索上，20世纪80年代初，美国又完成50
7、01000W军用温差发电机的研制同时日本武装部队开展了一列以“固体废物燃烧能源回收研究计划”为题的政府计划，研究用于固体废物焚烧炉的废热发电技术，将透平机和温差发电机结合，实现不同规模垃圾焚烧热的最大利用。2019年，BSST的科学家和BMW联合宣布，商用的汽车温差发电器将于2019年投入使用。Douglas等针对热源动态变化情况，设计出多模块交互回路温差发电器，在相同热源下，输出功率最大提高25%。技术进步将大幅度降低发电成本，增加其竞争能力。日本、法国、比利时等国已经建成一些海水温差发电站，功率从100千瓦至10000千瓦不等。1海洋温差能的利用海洋温差能的利用温差能在航空军事上的利用温差
8、能在航空军事上的利用2边远地区供电边远地区供电3火力发电厂效率的提高火力发电厂效率的提高4垃圾焚烧工业余热温差发电垃圾焚烧工业余热温差发电5其他方面的应用其他方面的应用6法国的法国的Arsened Arsonval于于1881年首次年首次提出海洋温度差发电的提出海洋温度差发电的构想。即发明利用海水构想。即发明利用海水表层（热源）和深层表层（热源）和深层（冷源）之间的温度差（冷源）之间的温度差发电的电站。于是发电的电站。于是1930年年Claude在古巴的近海，在古巴的近海，首次利用海洋温度差能首次利用海洋温度差能量发电成功。量发电成功。2据计算，从南纬据计算，从南纬2020度度到北纬到北纬20
9、20度的区间海洋度的区间海洋洋面，只要把其中一半洋面，只要把其中一半用来发电，海水水温仅用来发电，海水水温仅平均下降平均下降ll，就能获，就能获得得600600亿千瓦的电能，亿千瓦的电能，相当于目前全世界所产相当于目前全世界所产生的全部电能。专家们生的全部电能。专家们估计，单在美国的东部估计，单在美国的东部海岸由墨西哥湾流出的海岸由墨西哥湾流出的暖流中，就可获得美国暖流中，就可获得美国在在19801980年需用电量的年需用电量的7575倍。倍。1中国台湾红柴海水温差发电站中国台湾红柴海水温差发电站美国海洋温差发电站美国海洋温差发电站放射性同位素发电装置放射性同位素发电装置图图2 2为已经商业化
10、得新型手表，它利用人体所提供的热量为已经商业化得新型手表，它利用人体所提供的热量作为电影，利用热电微器件发电系统将热能转为电能。作为电影，利用热电微器件发电系统将热能转为电能。利用热电发电系统作为能源的新型手表图为已经商业化得新图为已经商业化得新型手表，它利用人体型手表，它利用人体所提供的热量作为所提供的热量作为电电源源，利用热电微器件，利用热电微器件发电系统将热能转为发电系统将热能转为电能电能 研究方向通过模拟仿真实验对温差发电器参数进行优化使温差发电在最匹配条件下工作提高效率2进一步研究进一步研究热电材料的热电材料的微观结构和微观结构和制造工艺对制造工艺对热电性能的热电性能的影响影响,开发新开发新型的超晶格型的超晶格热电材料和热电材料和纳米热电材纳米热电材料提高材料料提高材料的热电能。的热电能。31 用传统半导体理论和现代理论,对具有不同晶体结构的材料进行塞贝克系数、电导率和热导率的计算,以求能在更大范围 找热电优值更高材料展望展望谢谢指导
