半导体温差发电器件应用探讨

讨论了国内外半导体温差发电器件的发展状况,及需要改进的问题。包括器件种类,各种器件适用的领域。分析认为,半导体温差发电器件因其能够将低温废热直接转化为电能,而具有良好发展前景。     

基于发动机冷却系的汽车余热温差发电系统研究

为了对发动机冷却系统中蕴含的高温能量进行回收利用,对基于温差发电的发动机余热发电系统进行设计研究,从而有效地改善汽车燃油的经济性,提高燃油利用率,减少废气、余热排放,对解决我国汽车工业快速发展所带来的环境和能源问题具有研究意义。目前,国内外温差发电系统主要是运用在汽车尾气排放系统上,汽车冷却系的热量尚未充分利用。研究的发动机冷却系余热温差发电系统是利用半导体温差发电材料的塞贝克效应直接将低品位的热能转化为电能而开发的一种新型清洁能源回收技术的系统。     

半导体温差发电器件的热力学分析

从稳态的热传导方程出发，对发电器件进行了热力学分析，建立了半导体温差发电器件的基本模型，推导出p型和n型半导体内部的温度分布函数及输出功率和发电效率的表达式，讨论了传统分析中经常忽略的汤姆逊热对发电性能的影响．结果表明，在低温及大温差工况下汤姆逊热对输出功率的影响不能忽略．     

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。     

半导体量热学——Ⅱ半导体多用量热计的研制

本文通过半导体多用量热计的研制和实验工作,证明了半导体致冷与量热学相结合的有效性。本量热计采用了我们自己设计制造的半导体恒温槽和温差电传感器。恒温槽使用温度范围为0℃～60℃,传感器监测温差的灵敏度为25μv/0.001℃。本量热计既能以绝热法操作,也能以环境等温法操作。测试精度为0.06%左右。在前一种情况下,用水来标定量热计,所得结果为C_p(25℃)=0.9981±0.0030Cal/g·℃;在后一种情形下,用Kcl来标定,得▽H(200H_2O·298.15k)=17.556±0.011KJ/mol。所得结果与1974年IUPAC的推荐值非常符合。     

基于热管和两级温差发电的船舶余热利用

为了对船舶余热进行利用以达到节能的目的,结合船舶烟气余热的特点,设计了一种加装在船舶柴油机排烟管上采用热管强化传热的两级温差发电装置。通过建立温差发电有限时间热力学模型,设计了实验系统并搭建实验平台。实验后分析实验数据并验证两级温差发电装置利用余热的可行性。结果表明,在两级温差发电实验装置热端温度为473 K时,其输出功率最大可达到250 W,热效率为5.37%,在相同工况条件下,相比于单级温差发电实验装置4.04%的热效率提高了32%,证明了利用该装置对船舶余热进行回收利用是可行的。     

温差发电的热力过程研究及材料的塞贝克系数测定

建立了半导体温差发电器件的基本模型；从稳态的热传导方程出发，对发电器件进行了热力学分析，推导出P型和N型半导体内部的温度分布函数及输出功率和发电效率的表达式；测定了一种Bi-Te-Sb-Se半导体热电材料在低温下的塞贝克系数随温度的变化关系，绘制了曲线并进行数值拟合；结果表明，该种半导体热电材料在低温下性能不佳，需改进配方或生产工艺方可使用。     

新型半导体温差发电系统的研究

温差发电可将热能直接转化为电能,即使在只有微小温差存在的情况下也能应用,是适用范围很广的绿色环保型能源。本文研究了半导体温差发电器的基本原理,介绍了一种新型的半导体温差发电模块,对其性能进行了研究,并在此基础上构建了一套小型发电系统。分析了发电模块的不同串并组合矩阵的输出功率,设计了为蓄电池充电的稳压充电电路,并使设计的模块矩阵与蓄电池稳压充电电路匹配,使其输出功率达到最大。     

基于热管和两级温差发电的船舶余热利用研究

为了对船舶余热进行利用以达到节能的目的,该文结合船舶烟气余热的特点,设计了一种加装在船舶柴油机排烟管上采用热管强化传热的两级温差发电装置。通过建立温差发电有限时间热力学模型,设计了实验系统并搭建实验平台。实验后分析实验数据并验证两级温差发电装置利用余热的可行性。结果表明,在两级温差发电实验装置热端温度为473 K时,其输出功率最大可达到250 W,热效率为5.37%,在相同工况条件下,相比于单级温差发电实验装置4.04%的热效率提高了32%,证明了利用该装置对船舶余热进行回收利用是可行的。     

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.     

新疆地区太阳能温差发电模型设计

基于温差发电理论,结合塞贝克效应,将太阳能与半导体温差发电模块组合起来,使新疆地区丰富的太阳能通过温差发电模块转化为电能,实现太阳能的储存和利用。本文设计的太阳能温差发电器具有无噪声、无污染、性能稳定的特点,并依据太阳能温差发电的性能指标,不断改进,提升温差发电器的转化效率,这对于促进新能源的广泛利用,提高用户节能减排意识有着较为重大的意义。     

德国科学家发明用体温发电新技术

德国科学家成功利用身体表面与外界环境的温度差异来发电,为电子设备摆脱传统供电方式提供了可能。德国科学家发明的这种方法是通过半导体,利用温差来获取电能。温差发电的基本原理是“泽贝克”效应,即两种不同的金属连接起来构成一个闭合回路时,如果两个连接点的温度不一样,就     

基于太阳能热的温差发电技术的研究

结合塞贝克效应的温差发电技术,将太阳能热水器与半导体温差发电模块有机结合即得到太阳能驱动半导体温差发电器。该温差发电器可将太阳热能直接高效地转变为电能。这种发电器有着无噪音、寿命长、性能稳定等特点。     

基于半导体温差发电的电锻煤炉余热回收研究

青铜峡铝业集团电锻煤炉是耗电将煤转化成无烟煤的设备,其排烟温度达到590℃,高温烟气排放导致大量余热的浪费.本文根据半导体温差发电器的特点及其发电性能,研究利用半导体温差发电对电锻煤炉余热的回收利用,并设计计算电锻煤炉的余热发电.     

半导体温差发电装置的设计及其应用

本文针对太阳能、工业余热废热、海洋热能等低品位能源利用率较低的现状，设计了基于半导体温差发电的简易充电装置。并对装置在理论和实际情况下的节能数据进行了分析与对比。通过对装置的分析，进一步表明此多功能装置运行的可行性和经济性。     

教学型温差发电演示仪的设计与制作

设计并制作了一种简单的教学型温差发电演示仪。演示仪由水和半导体发电片组成温差发电部分,利用冷水与热水之间的温差发电;由温度表和电压表组成测量部分,研究温差与电势之间的关系;由小风扇、LED和电珠组成效果演示部分。本设计原理简单,结构清晰,演示效果明显。教学实践中也很受学生的喜爱。     

复合表面活性剂分离大直径高纯半导体碳纳米管

为了通过凝胶色谱法分离出高纯度的大直径半导体性单壁碳纳米管,利用胆酸钠(SC)和十二烷基硫酸钠(SDS)复合表面活性剂调控碳纳米管与凝胶间的相互作用,从电弧放电法制备所得大直径碳纳米管(直径为1.3～1.8 nm)混合物中分离高纯半导体碳纳米管.在分离过程中,通过SC对碳纳米管混合物进行充分分散,随后加入SDS配制复合表面活性剂用于增强半导体性碳纳米管与凝胶间的作用力,从而提高半导体碳纳米管的分离纯度和产率.吸收光谱和拉曼光谱测试结果表明利用复合表面活性剂分离所得s-SWCNTs比单一表面活性剂SDS分离所得s-SWCNTs纯度更高,且产量更多.为了测试碳管的纯度是否符合制备器件的要求,将分离所得s-SWCNTs用于制备碳纳米管薄膜场效应晶体管(CNT-TFT)并测试其电学性能,结果表明SWCNT-TFT晶体管的开关比可达10~4以上,说明s-SWCNTs的纯度高,符合器件的需求.     

接触压力对温差发电系统性能的影响

基于自行搭建的温差发电系统性能测试平台,以温度、开路电压、内阻、最大输出功率作为性能参数,研究接触压力对温差发电系统性能的影响规律.研究结果表明:在温差发电系统冷、热端温度均相同的情况下,接触压力增大,则系统开路电压和最大输出功率增大,但增大的幅度随压力的增大而逐渐减小;在温度一定的情况下,接触压力的大小对温差发电片内部的接触电阻影响不大;接触压力对温差发电系统冷、热端温度的瞬态响应特性影响不大,但对系统开路电压的瞬态响应特性影响很大,接触压力增大,则开路电压的瞬态响应速率加快.研究结果证明接触压力对温差发电系统的性能具有显著的影响.     

一种新型大功率LED矿灯的探究

本文就大功率LED矿灯的散热问题,提出了一种利用半导体温差发电技术将大功率LED矿灯散失的热量转化为电能的自供能系统。设计一个稳压电路改善温差发电输出电压不稳定的特点。结合上述模块,实现大功率LED矿灯热量回收利用的自供能装置。     

基于动态规划算法和路况的增程式电动车能耗分析

针对一种新型的车用增程式混合动力系统,研究了不同的行驶路况对基于动态规划能量管理策略电动汽车的能耗影响。根据输入的不同路况信息,以电池荷电状态、电池放电能力、车辆需求功率为状态量,以增程器发电功率为控制量,建立能量损失数学模型。以城市循环工况(UDC)、新欧洲循环工况(NEDC)、世界轻型车测试循环工况(WLTC)为路况输入,分别得出了基于传统规则能量管理策略与基于动态规划能量管理策略的油耗。仿真结果表明,不同的行驶路况对车辆的能耗影响程度不同,应用动态规划策略的车辆相比于传统方法节油10.42%～24%。