非对称热阻对温差发电器性能的影响

为了优化温差发电器的热阻,并提升其性能,研究了温差发电器两端热阻不同时的输出性能变化.利用不同导热系数和厚度的外陶瓷基板,模拟了温差发电器两端热阻,分析了两端热阻相同与不同两种情况下,温差、开路电压、输出功率随热源温度和负载电阻的变化规律.研究结果表明：温差发电器两端热阻相同时,其温差和开路电压随热源温度的增加而增加;两端热阻不同时,其开路电压和最大输出功率随热源温度的增加而增加;随着负载电阻的增加,有效温差也逐渐增加,功率则呈先增加、后减少的趋势;以两端热阻相同时温差发电器的性能数据为基准值,热端采用较小热阻的陶瓷基板更有利于提升温差发电器性能,且在最大输出功率附近性能提升效果更为明显,开路电压、最大输出功率和有效温差最大值分别增加了0.64 V、0.87 W和24.5℃.     

不同连接方式热电能量采集器的发电性能

为了研究基于塞贝克效应的热电能量采集器的温差发电性能,实现微电子器件的自供电,本文通过实验模拟工业场合热壁的方法研究了某一型号热电模块串联、并联和单模块的输出电压等特性。实验结果表明：三种连接方式下热电模块的开路电压均随冷热端温差增大而增大,开路电压与模块冷热端温差成正比关系。三种连接方式下单个模块、双模块并联、双模块串联分别在负载为8 Ω、4 Ω、17 Ω左右时,负载上可获得最大功率。可见针对不同负载选择适宜的热电模块组合方式可以使得能量采集器具有更高的能量利用率。     

太阳能光伏电池输出特性的理论分析

基于Shockley二极管理论的I-V特性曲线方程,对太阳能光伏电池的输出特性及各参数的影响因素进行了理论分析.结果表明:增加太阳辐射,降低电池温度、串联电阻和二极管反向饱和电流值均可提高光伏电池的输出性能,增大开路电压和短路电流有助于提高其输出功率和效率,且开路电压与输出效率、短路电流与最大输出功率之间分别存在关联性;受气候条件的影响,冷季节效率高,热季节输出功率大,且最大输出功率和效率的大小各自取决于太阳辐射和室外气温.     

非均匀温度分布下温差发电阵列拓扑结构优化

利用热电材料实现温差发电技术已成为目前研究热点,但温差发电阵列热端温度分布不均将严重影响系统的输出功率和可靠性。为此,首先针对2×2温差发电阵列,研究其在不同热端温度分布情况下,温差发电阵列内部的连接方式与输出功率和可靠性的关系。其次,提出了一种温差阵列内部连接结构优化方法,通过改变内部连接方式以减少阵列功率损失,提高其可靠性。最后,通过温差实验平台,在不均匀温度下开展了4×4温差发电阵列实验,并与传统串并联阵列、网状阵列和桥型阵列等温差发电阵列进行了输出功率及可靠性比较分析。实验结果表明：在热端温度不一致的情况下,所提出的优化温差发电阵列比传统温差发电阵列可以更好地兼顾温差发电阵列的输出功率与可靠性。     

串联式汽车尾气热电发电系统台架试验

利用低温型Bi2Te3基热电器件构建一种4层串联结构的汽车尾气热电发电系统,通过台架试验测试了系统的输出性能并分析其影响因素.结果表明：当热电器件的最高热端温度达到其最大耐热温度时,系统的可回收最大功率约为60 W;采用一体化间接冷却方式难以降低系统的冷端温度,从而导致温差不明显;在相同条件下,中间2层串联热电器件的总体输出性能较好,适当减小集热器的尺寸,可以提高其热容量和表面温度,从而提高系统的输出性能.     

双V型槽式低倍聚光光伏系统实验研究

为了减少单位产能所需的电池面积和降低光伏系统发电成本,采用低倍聚光器将太阳光汇聚在光伏电池上,对太阳电池进行低倍聚光.设计双V型槽式低倍聚光光伏系统,利用太阳跟踪系统和数据采集系统研究了在不同聚光条件下,常规单晶硅太阳电池组件的短路电流、开路电压、最大功率等电池特性参数,利用在电池组件下加装散热器来解决聚光后组件温度升高的问题.实验结果表明,采用双V型低倍聚光后,电池功率提高了27%,短路电流提高了25%,开路电压和填充因子变化不大,电池表面温度升高到44.8℃.利用双V型槽式低倍聚光光伏系统,增大了电池组件发电功率,为使用简单可靠的聚光器降低光伏系统发电成本提供了有效方法.     

半导体温差发电性能的实验研究

实验测试了单片半导体温差片、双片串联和双片并联温差组件的输出电性能.结果表明:随着热端和冷端的温差增大,三种情况下半导体温差片的输出电流、输出电压和输出功率均增加.两片半导体温差片串联时组件输出电压高于单片输出和两片并联时的输出电压;两片半导体温差片并联时组件输出电流高于单片输出和两片串联时的输出电流;两片半导体温差片串联时组件输出功率高于单片输出和两片并联时的输出功率,约是单片输出的2倍.采用焦距为13.1cm的菲涅尔透镜聚光,当温差片位于离菲涅尔聚光镜面约12cm时,输出电流和输出功率达到最大值.     

热离子-温差热电混合发电模块的优化性能研究

应用非平衡态热力学理论,建立热离子-温差热电混合发电模块的理论模型,导出混合发电模块输出功率和效率的表达式,研究混合发电模块的性能特性和优化性能,确定混合发电模块在最大输出功率和最大效率时的优化条件,给出系统的优化工作区域,对系统的主要性能参数作了详细的讨论,得到一些有益的新结论.所得结果可为实际混合发电系统的设计和优化运行提供理论依据.     

热电模块最大输出功率的估值方法

一定温差下,热电模块(TEM)的最大输出功率可以通过开路电压和短路电流进行估算.但开路和短路之间存在开路到短路及短路到开路两种切换模式,必有两组开路电压和短路电流.相同温差下,两种切换模式估算出的TEM最大输出功率存在差异,且差值随TEM冷热端温差变化.文中对此现象进行了理论分析,指出造成此差值的主要原因在于两种切换模式下的电流不同,从而导致TEM产生的电动势不同,并提出了减小该差值的计算方法.经实验验证,该计算方法提高了TEM最大输出功率的估值准确度.     

温差对热电器件输出特性的影响

热电器件可以直接将低温废热转化为电能,加之其体积小、重量轻、无振动、无噪音、对环境不造成任何危害,因而具有良好的发展前景。为了探究温差对热电器件开路电压,短路电流,最大功率的影响,本实验对型号为TEC1-12705的热电器件进行了测试。实验数据表明在0到66℃的温差范围内,热电器件开路电压随温差呈线性增长,短路电流和最大输出功率随温差呈指数增长。     

冷源结构对汽车尾气热电转换装置性能的影响

为了最大化建立汽车尾气热电转换装置的温差,在相同热源条件下通过测试整体式、单列式和独立式3种冷源结构下不同发动机负荷时的开路电压和最大输出功率,分析了3种冷源结构对系统输出性能的影响.结果表明：优化冷源结构可以明显提高汽车尾气热电转换装置的性能;独立式冷源结构的效果最好,单列式其次,整体式最差;单个热电器件的冷面采用独立式的小型化冷源结构可以保证它们之间有更好的接触和更大的温差.     

汤姆逊效应和附加热阻对热电模块性能的影响

针对热电模块运行过程中的影响因素,考虑汤姆逊效应和陶瓷板、金属导流片、接触表面等产生的附加热阻,建立了新的热电能量平衡方程,并据此研究了汤姆逊效应与附加热阻对热电模块的输出功率、热电转化效率及效率的影响规律.结果表明:在本文计算条件下,汤姆逊效应及附加热阻对热电模块性能的影响随着热电模块工作电流的增加而增大;同时,汤姆逊效应和附加热阻均使得热电模块的最大输出功率、最大热电转化效率对应的最佳工作电流减小,这一点在热电发电装置的设计时必须予以考虑.     

高压隔离开关温差发电特性的仿真与实验

温差发电技术可吸收物体余热并转换为电能,是未来电力传感器节点能源补给的新型手段之一.以GW9型高压隔离开关和TEG1型温差发电模块为对象,建立了基于ANSYS的高压隔离开关温差发电仿真模型,并搭建了相应实验平台.在隔离开关加载不同工作电流时,研究了温差发电模块的冷热端温差及开路电压特性,并在温差发电模块接入不同负载电阻...     

温差电器件的传热分析

温差电器件是热电转换系统的核心部件。为了提高热电转换系统的效率并优化其输出功率和电压,详细分析了温差电器件的热阻网络,根据热电效应、热力学与电学理论建立了温差电器件的传热模型。利用此模型可以分析温差电器件的结构对其输出功率、电压及效率的影响,并着重分析了热电偶的长度和截面积对温差电器件性能的影响。通过数值分析表明,其功率随着热电偶的长度的减小和截面积的增大而明显增大,而最大热电转换效率逐渐缓慢减小。这可以为温差电器件或各种热电转换系统的优化设计提供参考与指导。     

一种新型热电热泵暖风机的性能研究

提出了一种利用热电热泵制热且可回收余热的浴室用热电热泵暖风机,在热力学基础上,建立了热电热泵暖风机的数学模型,并对暖风机在不同室内温度下的制热性能进行了模拟,分析了工作电压和冷热端热管散热器热阻对暖风机制热性能的影响.模拟结果表明:该暖风机的最佳工作电压为5V;冷热端散热器热阻越小,暖风机制热性能越好;通过回收浴室排风余热,有效减小了热电芯片的冷热端温差,提高了暖风机制热性能;暖风机制热系数最高可达2.9,相比电热转换效率为0.9的传统浴室用电热取暖器,节能效果明显.     

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。     

内燃机排气余热回收温差电单偶的模拟分析

选取Bi2Te3和CoSb3两种温差电材料对温差电单偶建立了数学模型,导出温差电单偶的功率和效率计算公式,分析冷热端陶瓷片表面温度、温差电单偶长度以及表面对流传热系数对温差电单偶性能的影响,并对比两种材料在相同条件下的性能.分析结果表明:提高热面温度、降低冷面温度、缩短温差电单偶的长度和提高热表面对流传热系数均可以提高温差电单偶的最大输出功率,但最大转换效率却不能随之持续增大,缩短温差电单偶的长度甚至会使最大转换效率降低.两种材料的温差电单偶相比较,Bi2Te3材料制成的温差电单偶更适用于对600,K以下的低温热量进行回收,而CoSb3材料制成的温差电单偶则更适用于对内燃机排气等700,K以上的中高温热量进行回收.     

高功率密度车用温差电源的结构

提出了一种高功率密度温差电源的结构,其换热器的热通道内设置了十字形和弧形转换元件的高温段,有效地增加了换热面积,冷却通道采取集中冷却的形式,其中设置转换元件的低温段,通道内的换热形式是对流换热;转换元件内部设置热电偶阵列,由并联的薄臂型热电偶、金属导流片和过渡导体连接形成导电和导热回路,再经过串联提高输出电压.数值计算表明,转换元件具有良好的温度分布,内电阻显著降低,改善了温差电源的负载特性.