溫差能發(fā)電的現(xiàn)狀及前景

1、 溫差發(fā)電現(xiàn)狀及前景溫差發(fā)電現(xiàn)狀及前景21研究背景 溫差能發(fā)電概念溫差能發(fā)電概念2國內(nèi)外溫差發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展?fàn)顩r國內(nèi)外溫差發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展?fàn)顩r3溫差發(fā)電的利用溫差發(fā)電的利用4結(jié)語結(jié)語5致謝致謝6項目背景項目背景 隨著世界能源危機(jī)、環(huán)境污染的日益加劇、隨著世界能源危機(jī)、環(huán)境污染的日益加劇、人口的迅猛增長，人類對能源的需求日益增加，人口的迅猛增長，人類對能源的需求日益增加， 迫切需要一種新型能源來替代傳統(tǒng)能源。迫切需要一種新型能源來替代傳統(tǒng)能源。隨著科技的進(jìn)步更多的新型能源得以發(fā)現(xiàn)研究和發(fā)展隨著科技的進(jìn)步更多的新型能源得以發(fā)現(xiàn)研究和發(fā)展溫差發(fā)電技術(shù)是一種綠色環(huán)保發(fā)電方式，它可以合理利用太陽溫差

2、發(fā)電技術(shù)是一種綠色環(huán)保發(fā)電方式，它可以合理利用太陽能、地?zé)崮堋⒑Ｑ鬅崮?、工業(yè)余熱等低品位能源轉(zhuǎn)化成電能。能、地?zé)崮?、海洋熱能、工業(yè)余熱等低品位能源轉(zhuǎn)化成電能。4 溫差發(fā)電是一種新型的發(fā)電方式，它是利用塞溫差發(fā)電是一種新型的發(fā)電方式，它是利用塞貝克效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，當(dāng)兩種不同貝克效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，當(dāng)兩種不同金屬（或半導(dǎo)體）連接成一個閉合回路，將它金屬（或半導(dǎo)體）連接成一個閉合回路，將它們的接點(diǎn)放到兩個溫度不同的地方，則總的熱們的接點(diǎn)放到兩個溫度不同的地方，則總的熱電效應(yīng)（又稱溫差電效應(yīng)）將同時發(fā)生的四種電效應(yīng)（又稱溫差電效應(yīng)）將同時發(fā)生的四種不同效應(yīng)：塞貝克效應(yīng)、珀爾帖效應(yīng)、湯姆

3、遜不同效應(yīng)：塞貝克效應(yīng)、珀爾帖效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)（效應(yīng)（Thomson effectThomson effect）、焦耳效應(yīng)（）、焦耳效應(yīng)（Joule Joule effecteffect）。其中，前三種效應(yīng)是電和熱可以相）。其中，前三種效應(yīng)是電和熱可以相互轉(zhuǎn)換的可逆效應(yīng)。而另外一種效應(yīng)即焦耳效互轉(zhuǎn)換的可逆效應(yīng)。而另外一種效應(yīng)即焦耳效應(yīng)則是不可逆效應(yīng)。這四種效應(yīng)構(gòu)成了溫差電應(yīng)則是不可逆效應(yīng)。這四種效應(yīng)構(gòu)成了溫差電研究的理論基礎(chǔ)。研究的理論基礎(chǔ)。5溫差發(fā)電溫差發(fā)電原理原理61轉(zhuǎn)換過程中不需要機(jī)械運(yùn)動部件，不需要附加的驅(qū)動、傳動系統(tǒng)，因而結(jié)構(gòu)緊湊，沒有震動和噪聲2 在有微小溫差存在的條件下就能將熱能

4、直接轉(zhuǎn)化為電能，通過選擇合適的半導(dǎo)體材料類別，可以在很寬的溫度范圍內(nèi)(300K1400K)利用熱能。3安裝、使用簡便，控制和維護(hù)方便，可長期免維護(hù)工作。體積小，重量輕，使得攜帶、運(yùn)輸、保養(yǎng)便利4 安全無污染。熱電材料無氣態(tài)或液態(tài)介質(zhì)存在，而且在能量轉(zhuǎn)變過程中沒有廢水、廢氣等污染物的排出，是一種對環(huán)境近乎零排放的能源材料，這對于保護(hù)環(huán)境、改善人類生存與可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)7溫差發(fā)電效率低，目前一般都不高于百分之十四溫差能利用的最大困難是溫差太小，能量密度太低。溫差能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)技術(shù)缺點(diǎn)8國內(nèi)國內(nèi)分部分部國內(nèi)研究進(jìn)展國內(nèi)在溫差發(fā)電方面的研究起步相對國內(nèi)研究進(jìn)展國內(nèi)在溫差發(fā)

5、電方面的研究起步相對較晚，主要集中在理論和熱電材料的制備等方面的較晚，主要集中在理論和熱電材料的制備等方面的研究。陳金燦課題組從研究。陳金燦課題組從20世紀(jì)世紀(jì)80年代開始對溫差發(fā)年代開始對溫差發(fā)電器的基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究，對溫差發(fā)電器的性能進(jìn)電器的基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究，對溫差發(fā)電器的性能進(jìn)行優(yōu)化分析，得到很多有意義的成果。屈健等研究行優(yōu)化分析，得到很多有意義的成果。屈健等研究了不可逆情況下發(fā)電器的輸出功率和效率隨外部條了不可逆情況下發(fā)電器的輸出功率和效率隨外部條件的性能變化規(guī)律。李玉東等提出從火用的角度對件的性能變化規(guī)律。李玉東等提出從火用的角度對低溫差下發(fā)電器的工作性能進(jìn)行分析。賈磊等提出低溫差下

6、發(fā)電器的工作性能進(jìn)行分析。賈磊等提出低溫及大溫差工況下湯姆遜熱對輸出功率的影響不低溫及大溫差工況下湯姆遜熱對輸出功率的影響不可忽略的觀點(diǎn)。賈陽等建立溫差發(fā)電器熱電耦合分可忽略的觀點(diǎn)。賈陽等建立溫差發(fā)電器熱電耦合分析模型析模型,以數(shù)值計算的方法分析了熱電材料物性參以數(shù)值計算的方法分析了熱電材料物性參數(shù)及其變化對發(fā)電器工作特性的影響等等。數(shù)及其變化對發(fā)電器工作特性的影響等等。9國外國外分部分部1821年Seebeck發(fā)現(xiàn)塞貝克效應(yīng)以來，國外對溫差發(fā)電進(jìn)行了大量的研究，1947年，第一臺溫差發(fā)電器問世效率綜述僅為1.5%，在隨后的幾十年中溫差發(fā)電機(jī)成功用于航天飛機(jī)、軍事和遠(yuǎn)洋探索上，20世紀(jì)80年代

7、初，美國又完成5001000W軍用溫差發(fā)電機(jī)的研制同時日本武裝部隊開展了一列以“固體廢物燃燒能源回收研究計劃”為題的政府計劃，研究用于固體廢物焚燒爐的廢熱發(fā)電技術(shù)，將透平機(jī)和溫差發(fā)電機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)不同規(guī)模垃圾焚燒熱的最大利用。2006年，BSST的科學(xué)家和BMW聯(lián)合宣布，商用的汽車溫差發(fā)電器將于2013年投入使用。Douglas等針對熱源動態(tài)變化情況，設(shè)計出多模塊交互回路溫差發(fā)電器，在相同熱源下，輸出功率最大提高25%。技術(shù)進(jìn)步將大幅度降低發(fā)電成本，增加其競爭能力。日本、法國、比利時等國已經(jīng)建成一些海水溫差發(fā)電站，功率從100千瓦至10000千瓦不等。101海洋溫差能的利用海洋溫差能的利用溫差能

8、在航空軍事上的利用溫差能在航空軍事上的利用2邊遠(yuǎn)地區(qū)供電邊遠(yuǎn)地區(qū)供電3火力發(fā)電廠效率的提高火力發(fā)電廠效率的提高4垃圾焚燒工業(yè)余熱溫差發(fā)電垃圾焚燒工業(yè)余熱溫差發(fā)電5其他方面的應(yīng)用其他方面的應(yīng)用611法國的法國的Arsened Arsonval于于1881年首次年首次提出海洋溫度差發(fā)電的提出海洋溫度差發(fā)電的構(gòu)想。即發(fā)明利用海水構(gòu)想。即發(fā)明利用海水表層（熱源）和深層表層（熱源）和深層（冷源）之間的溫度差（冷源）之間的溫度差發(fā)電的電站。于是發(fā)電的電站。于是1930年年Claude在古巴的近海，在古巴的近海，首次利用海洋溫度差能首次利用海洋溫度差能量發(fā)電成功。量發(fā)電成功。 2據(jù)計算，從南緯據(jù)計算，從南緯

9、2020度度到北緯到北緯2020度的區(qū)間海洋度的區(qū)間海洋洋面，只要把其中一半洋面，只要把其中一半用來發(fā)電，海水水溫僅用來發(fā)電，海水水溫僅平均下降平均下降ll，就能獲，就能獲得得600600億千瓦的電能，億千瓦的電能，相當(dāng)于目前全世界所產(chǎn)相當(dāng)于目前全世界所產(chǎn)生的全部電能。專家們生的全部電能。專家們估計，單在美國的東部估計，單在美國的東部海岸由墨西哥灣流出的海岸由墨西哥灣流出的暖流中，就可獲得美國暖流中，就可獲得美國在在19801980年需用電量的年需用電量的7575倍。倍。 112中國臺灣紅柴海水溫差發(fā)電站中國臺灣紅柴海水溫差發(fā)電站13美國海洋溫差發(fā)電站美國海洋溫差發(fā)電站14放射性同位素發(fā)電裝置

10、放射性同位素發(fā)電裝置15圖圖2 2為已經(jīng)商業(yè)化得新型手表，它利用人體所提供的熱量為已經(jīng)商業(yè)化得新型手表，它利用人體所提供的熱量作為電影，利用熱電微器件發(fā)電系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)為電能。作為電影，利用熱電微器件發(fā)電系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)為電能。利用熱電發(fā)電系統(tǒng)作為能源的新型手表圖為已經(jīng)商業(yè)化得新圖為已經(jīng)商業(yè)化得新型手表，它利用人體型手表，它利用人體所提供的熱量作為所提供的熱量作為電電源源，利用熱電微器件，利用熱電微器件發(fā)電系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)為發(fā)電系統(tǒng)將熱能轉(zhuǎn)為電能電能16 研究方向通過模擬仿真實(shí)驗對溫差發(fā)電器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化使溫差發(fā)電在最匹配條件下工作提高效率2進(jìn)一步研究進(jìn)一步研究熱電材料的熱電材料的微觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)和制造