太阳能温差发电技术的研究现状.pdf

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1、(与开发DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2015．02．022太阳能温差发电技术的研究现状李漾，郑少华，李伟光(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510641)摘要：太阳能温差发电技术作为新兴的绿色环保发电方式，具有结构简单、无噪声、无污染等特点，具有广阔的发展前景。阐述了温差发电的基本原理，介绍了国内外太阳能温差发电研究现状，并结合国内外研究情况提出了太阳能温差发电存在问题。关键词：太阳能；温差发电；发展现状中图分类号：TM913文献标识码：A文章编号：1009—9492(20

2、15)02—0074—06ResearchStatusofSolarThermoelectricGenerationLIYang，ZHENGShao—hua，LIWei—guang(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China)Abstract：Asanemergingandenvironmental—friendlypowergenerationtechnolo

3、gy，solarthermalpowergenerationtechnologyhasasimplestructure，nonoise，nopollution，andbroadprospectsfordevelopment．Thispaperdescribesthebasicprinciplesofthermalpowergeneration，introducingthecurrentsituationofsolarthermalpowergenerationresearchathomeandabroad．In

4、thestudyoftheseresearches，problemsofsolarthermalpowergenerationarediscussed．Keywords：solar；thermoelectricpowergeneration；developmentstatus0引言电池生产力为33．75GW，其中太阳能温差发电占能源与人类的生存密切相关，它是提高人民总量的30％n，太阳能温差发电技术发展方兴未生活水平，发展世界文明的物质基础。当前世界艾。能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家1温差发电是以煤

5、炭为主，其他国家大部分则是以石油与天1．1温差发电基本原理然气为主。根据专家预测，按目前的消耗量，石1821年，德国科学家塞贝克发现当把一个由油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也两种不同导体构成的闭合回路放于指南针附近，只能维持一二百年，能源危机迫在眉睫。因此大对该回路某一接点进行加热时，指南针会发生偏力发展可再生能源，用可再生能源和原料全面取转。在随后的研究中发现：由两种不同材料首尾代化石资源是解决能源危机的重要出路。太阳能相连构成的闭合回路中，当两个接点存在温差作为一种绿色可再生能源，具有储量丰富、清

6、洁时，回路中会产生的电势差(将热能转变为电环保、分布广泛等特点，是理想的替代能源。温能)]。这一现象即塞贝克效应(如图1所示)。差发电技术是一种基于塞贝克效应(Seebeck效温差发电利用热点材料的塞贝克效应，将热应)的固态能量转换技术，具有结构简单、绿色能直接转换为电能。如图2所示，将P型热电材料环保、可靠性高等特点。太阳能温差发电是一种(富余空穴材料)和N性热点材料(富电子材料)利用太阳能的新型发电方式，据法国调查公司两端分别用优良导体连接起来，构成一个PN结，YoleDevelopment研究显示，201

7、2年全球的太阳能也称为PN电偶臂。令PN电偶臂一端受热，一端收稿日期：2014—08—31[三l李漾等：太阳能温差发电技术的研究现状散热，即形成热端和冷端。在热激发作用下，PN电偶臂内处于热端的空穴(P型热电材料)和电子(N型热电材料)浓度大于冷端，在这种浓度梯度驱动下，空穴和电子向冷端扩散，从而在PN电偶臂两端形成电势差。单个PN电偶臂形成的电动势很小，因此在实际使用中需将多个PN电偶臂相串联。4散热器图3温差发电器结构示意图早期温差发电技术主要应用于航天和军事等尖端领域。近年来随着新型热电材料的发展及温差发

8、电器性能的提高，温差发电技术开始在工业和民用产业得到普及。美国的艾维戴尔公司研发了利用汽车发动机废热的温差发电器，它包括35个热点模块，当温度为400K时，发电功率为l750W。日本的工业研究所研制成功利用工业废图I塞贝克效应原理热的温差发电器，当工业熔炉热量为200kW时，发电量可达4kW。日本精工仪器公司研发一热端款利用人体体温发电的手表1，其内部温差发电器层在1K温差下可产生20