溫差發(fā)電器工作原理

溫度這個(gè)名詞是因?yàn)槲覀兲焯炻牭玫剑圆蝗?wèn)什么是溫度的實(shí)質(zhì)。溫度是指一定環(huán)境下物體內(nèi)分子或原子熱運(yùn)動(dòng)的“速度”。比如氣溫就是指氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度。不過(guò)他們的運(yùn)動(dòng)是“熱”運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有固定的方向，或者說(shuō)物體內(nèi)由于分子相互碰撞，能量相互傳遞，方向時(shí)時(shí)因碰撞而改變。故物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)很快達(dá)到同一運(yùn)動(dòng)速度“狀態(tài)”。

溫度這個(gè)名詞是因?yàn)槲覀兲焯炻牭玫剑圆蝗?wèn)什么是溫度的實(shí)質(zhì)。溫度是指一定環(huán)境下物體內(nèi)分子或原子熱運(yùn)動(dòng)的“速度”。比如氣溫就是指氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度。不過(guò)他們的運(yùn)動(dòng)是“熱”運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有固定的方向，或者說(shuō)物體內(nèi)由于分子相互碰撞，能量相互傳遞，方向時(shí)時(shí)因碰撞而改變。故物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)很快達(dá)到同一運(yùn)動(dòng)速度“狀態(tài)”。

再說(shuō)溫度傳遞。兩片具有溫差的物體接近時(shí)，有兩種方式可以形成“熱”傳遞。或者說(shuō)形成分子運(yùn)動(dòng)速度傳遞。第一是分子碰撞，溫度低的速度慢，能量低。溫度高的速度快。兩者結(jié)合再一起，最終形成“中和”。

第二種是“熱輻射”，說(shuō)到底就是“電磁輻射”。只是這種電磁輻射的波長(zhǎng)要比可見(jiàn)光長(zhǎng)一些，但溫度高時(shí)發(fā)出的輻射就是“可見(jiàn)光”了。所以說(shuō)在空間內(nèi)“電磁輻射”是能量傳遞的最基本形式。物體只要在絕對(duì)零度以上就能向外界發(fā)射“電磁輻射”線。只是不同物體在不同溫度下，電磁輻射的強(qiáng)度不同。溫差就是指兩種物體在接觸時(shí)電磁輻射強(qiáng)度有差別。即物體間存在電磁場(chǎng)強(qiáng)度差別，即存在“電位差”或者說(shuō)存在“電動(dòng)勢(shì)”，導(dǎo)線可以理解為“等勢(shì)體”。這樣溫度不同的物體間接一導(dǎo)線，有“電流”產(chǎn)生就好理解了。“溫差發(fā)電”就不奇怪了。

溫差發(fā)電器工作原理

1、溫差發(fā)電器是利用塞貝克效應(yīng)，將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電器件。將一個(gè)p型溫差電元件和一個(gè)n型溫差電元件在熱端用金屬導(dǎo)體電極連接起來(lái)，在其冷端分別連接冷端電極，就構(gòu)成一個(gè)溫差電單體或單偶。在溫差電單體開路端接入電阻為RL的外負(fù)載，如果溫差電單體的熱面輸入熱流，在溫差電單體熱端和冷端之間建立了溫差，則將會(huì)有電流流經(jīng)電路，負(fù)載上將得到電功率I2RL，因而得到了將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電器。

Angel- RTG結(jié)構(gòu)示意圖

2、當(dāng)發(fā)電器工作時(shí)，為保持熱接頭和冷接頭之間有一定的溫度差，應(yīng)不斷地對(duì)熱接頭供熱，而從冷接頭不斷排熱。熱接頭所供給的部分熱量被作為珀?duì)柼麩嵛樟?，另一部分則通過(guò)熱傳導(dǎo)傳向冷接頭。排出的熱量應(yīng)為冷接頭放出的珀?duì)柼麩岷蛷臒峤宇^傳導(dǎo)來(lái)的熱量之和。對(duì)于上述接頭的熱平衡，還應(yīng)加上湯姆遜熱和被導(dǎo)體釋放的焦耳熱。設(shè)在系統(tǒng)中所產(chǎn)生的焦耳熱I2Ri中有一半傳到熱端，另一半由冷端放出，熱源所消耗的熱量是珀?duì)柼麩酨h、由于熱傳遞遷移到冷端的熱PT和交還給熱源的焦耳熱 三部分組成， 即為溫差電單體的熱電轉(zhuǎn)換效率是有用功率與熱源所消耗的熱量之比。要想得到優(yōu)值高的溫差電材料，只有提高其塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率，降低其熱導(dǎo)率。但是塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率都在不同程度上依賴于載流子濃度和遷移率，互相是關(guān)聯(lián)的。