工程热物理前沿论文(1)~

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1、《工程热物理前沿探讨》课程论文题目：半导体温差发电技术的进展及未来学生：　　郑世伟学号：　　20101002078学院：　　动力工程专业：动力工程及工程热物理指导教师：　　　赵良举2011年2月23日工程热物理前沿探讨半导体温差发电技术的进展及未来半导体温差发电技术的进展及未来摘要:半导体温差发电是一种全固态能量转换方式，无需化学反应或流体介质，因而在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄露、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点。半导体温差发电利用工业废热、放射性同位素、烃燃料等作为热源。本文简要介绍了温差电现象,并着重涉及它的应用以及目

2、前所面临的问题和对前景的展望。关键词：温差发电、热源、应用Abstract:Thermoelectricgenerator(TEG)isasolid-statedevicewhichcanconvertheatintoelectricitydirectlywithoutchemicalreaction.ItisbasedontheSeebeckeffectofsemiconductor.Ithasmanyadvantagessuchasquiet,smallsize,lightweight,nomechanicalmovingparts,lon

3、glife,highreliability,nopollutionandsoon.Theresidualheatinindustry,radioactiveisotopeandhydrocarbonfuelarewidelyusedastheheatsourceofTEG..Thispaperisfocusonapplicationandchallengeofcurrent,andtheprospectsfor thefuture.Keyword:thermoelectricgenerator,heatsouece,application1引言

4、步入21世纪以来，伴随着社会工业化的高速发展，全球性的能源危机和环境恶化以及生态持续恶化威胁着人类的长期稳定发展的形势越来越严重。在我国表现得尤为突出，随着我国重工业化的不断推进，能源消费剧增，目前已成为世界煤炭第一消费大国，石油和电力第二消费大国，短时期能源消费剧增，使我国不少地方出现了“电荒”“油荒”和“煤荒”，而化石能源和水资源等不可再生资源却越来越少；伴随着化石燃料的大量消耗，各种有害废弃物更是严重的影响着人们的健康生活，如二氧化碳引起的温室效应可能会使全球气温将在20年内急剧上升到一个很可能触发全球气候危机的极限。在如此背景之下，国家

5、在“十一五”规划纲要中提出了节能减排的迫切目标。半导体温差发电技术是一种绿色环保技术，它通过合理利用余热、太阳能、地热能、海洋能及放射性同位素为热源。因此大力发错温差发电技术不仅可以提高能源的利用效率，而且有利于环境和生态的保护。7工程热物理前沿探讨半导体温差发电技术的进展及未来1821年德国科学家塞贝克首先发现，把一个由不同导体构成的闭合回路置于指南针附近，对该回路的一头加热，指南针就发生偏转的现象，这是最早发现的塞贝克效应，但当时塞贝克未能对此现象作出解释。1834年法国珀尔贴观察到当电流流过两种不同的金属时，接头附近的温度会发生变化。18

6、38年珀尔贴现象的本质才由楞次给予解释。1855年，汤姆逊发现并建立了塞贝克效应和珀尔贴效应的关系，并预言了第三种温差电现象，即汤姆逊效应的存在。1885年，瑞利研究了利用温差电现象发电的可能性[1~3]。1909年到1911年，德国的阿特克希提出了温差电制冷和发电的理论。1947年，泰柯斯研制出温差发电器，1949年约飞院士提出了关于半导体温差电的理论。经过一个多世纪的发展，无论是从理论上还是技术上都有了巨大的发展。由于半导体材料的热电优值远远大于金属的热电优值，随着半导体材料引入该领域后，温差电的转换效率大大提高，各种应用层出不穷，最近，在

7、制备温差电材料方面又取得了新的进展，一些高性能的材料相继被发现[4]，这使得微型温差发电器的适用性大大提高。为其大规模的开发应用带来了希望。温差发电系统中应用的热电材料都是半导体材料，所以热电发电又称半导体温差发电。它是一种全固态能量转换方式，无需化学反应或流体介质，在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄露、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点，从而其后期维护成本几乎是零，使得半导体温差电技术及其应用技术作为绿色环保技术研究的重点。2半导体温差电源的发展状况及应用从20世纪五六十年代开始，随着固体物理尤其是半导体物理的发展，国际上真正开

8、始考虑利用温差发电提供电能，并设计了相关的发电装置，步入21世纪后，温差电技术真正成为全球研究的热点。日本、美国等发达国家纷纷开展了一系列低品位热和废