热电发电产业概况

热电发电产业概况
利用自然界温差和工业废热均可用于热电发电,它能利用自然界存在的非污染 能源,具有良好的综合社会效益。早在 1965 年前苏联就开始研究利用农村普遍使 用的燃油灯的热量转化成电能,以驱动无线电收音机。而在北欧地理位置相对偏远 的地区,人们研制出一种能够放置在木柴炉上,利用木柴炉燃烧释放的热量产生电能的小型热电发电机,为当地居民提供夜间照明用电。

温差电技术研究始于 20 世纪 40 年代,于 20 世纪 60 年代达到高峰,并成功地 在航天器上实现了长时发电。当时美国能源部的空间与防御动力系统办公室给出鉴 定称,“热电发电已被证明为性能可靠、维修少、可在极端恶劣环境下长时间工作的 动力技术”。近几年来,热电发电机不仅在军事和高科技方面,而且在民用方面也表 现出了良好的应用前景。

热电发电机体积小、重量轻、无振动、无噪音的优点使其非常适合用作小于 5W 的小功率电源,用于各种无人监视的传感器、微小短程通讯装置以及医学和生理学 研究仪器——目前相关产品已进入实用阶段。最近,基于热电材料的 Seebeck 效 应,科学家还研制成功许多新型的热电传感器,用于低温温度测量、单像素红外线 和 X 射线探测、氢气和其他可燃气体泄漏检测等。

低级热,包括工业废热、垃圾燃烧热、汽车排气管的余热、太阳热、地热、海 洋热能等,热源的温度范围宽广。采用热电发电技术大规模利用低级热,可以开发出结构简单、维护少,而且是无公害的干净能源。很多专家认为,温差发电器利用 这些热能,直接产生低压大电流,如用于电解水制氢,是最好的低峰储能方式之一。

但前苏联 1942 年研制成功最早的温差发电机,发电效率只有 15%2%,目 前开发的温差发电机,效率也普遍处于 6%11%之间,这大大限制其使用范围。 这种情况下,通过对热电材料的深入研究和新材料的开发,不断提高热电性能,争 取在热源不变的情况下提高电输出功率已成为热电发电技术研究的核心内容。

热电制冷产业概况
利用帕尔帖效应制成的热电制冷机具有机械压缩制冷机难以媲美的优点:尺寸小、质量轻、无任何机械转动部分,工作无噪声,无液态或气态介质。不但不存在污染环境的问题,还可实现精确控温,响应速度快,器件使用寿命长。根据这些特点,温差电致冷适合于制作各种小型致冷器和恒温器,以及用于要求无声和无污染的特殊场合。主要用途有:1)光电倍增管、红外探测器和半导体 激光器等用的致冷器,半导体零点仪、露点仪、标准频率振荡器和电子器件恒温器, 石油凝点测定仪等。2)病理切片用的显微切片冷冻台、白内障摘除器、皮肤病冷 冻治疗器、致冷帽等。3)携带式冷热箱、半导体冰箱、半导体空调器等。而氟里 昂制冷剂的禁用,为大容量半导体制冷机的发展提供了新的契机。

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