温差电技术教材(2004年)

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1、工人培训教材温差电技术张建中编著中国电子科技集团公司第十八研究所2004年温差电技术目录第一章温差电技术概述第一节温差电学的历史和发展第二节温差发电第三节温差电致冷第二章温差电基本理论第一节温度和热量第二节热传递的方式第三节温差电效应第四节温差发电第五节温差电致冷第三章温差电材料第一节温差电材料的选择标准第二节温差电性质第三节重要的温差电材料第四节温差电材料制备工艺第五节温差电材料质量检验第四章温差电元件焊接第一节焊接原理第二节电极或导流片第三节焊接接头、模具和夹具第四节焊接前的清洗和处理第五节焊接方法第六节焊接质量的检验第五章温差电

2、致冷组件第一节温差电致冷组件的结构第二节温差电致冷组件的制造工艺第三节温差电致冷组件的性能第四节温差电致冷组件的性能测试第五节温差电致冷组件的可靠性第六节型号命名方法第七节温差电致冷组件的使用第六章温差发电器第一节温差电换能器的设计第二节温差发电器的结构和材料第三节温差发电器的组装工艺第四节散热问题第五节温差发电器的热源第六节升压器和功率调节器第七节温差发电器的性能题库答案1温差电技术第一章温差电技术概述第一节温差电学的历史和发展温差电学的发展可分三个阶段。第一个阶段在19世纪二三十年代至五十年代。1821年德国科学家塞贝克发现了第一

3、个效应，后来人们称之为塞贝克效应。1834年法国科学家珀尔帖发现了第二个效应，后来人们称之为珀尔帖效应。1845年英国人汤姆逊用热力学理论把上面两个现象联系起来，并发现了第三个效应，后来人们称它为汤姆逊效应。很早就有人开始利用塞贝克效应来测量温度。这就是我们常用的热电偶。（介绍常用的测温热电偶）十九世纪末就有人提出利用温差电效应发电的问题。1911年德国人阿登克希提出了温差电致冷理论，并得到了温差电致冷器基本参量的热力学公式。但是，长期以来由于在技术上没有找到一种有效的可供发电或致冷的材料，因此，没有付诸实现。第二个阶段发生在二十世纪

4、四十年代到七十年代。自从第二次世界大战末出现了半导体，整个局面发生了变化。半导体材料塞贝克系数较大，有希望获得相当高的热电转换效率。1942年苏联科学家制成用火焰加热的温差发电器，温差电材料是锌锑合金和康铜，效率达到1.5-2%。同年，美国制成军用便携式温差发电器，温差电材料是碲化铅，效率不到1%。1953年苏联科学院半导体研究所制成温差电致冷家用冰箱，当冰箱内空气温度比室温低24时，能够保证冷却系数为20%。温差发电器的研制工作在二十世纪五十年代末六十年代初得到了飞速发展。特别是空间技术对电源的需要大大刺激了温差发电器的研制工作。六

5、十年代初就有一批温差发电器成功地应用于空间、地面和海洋。1963年美国将一个输出电功率2.7W的同位素温差发电器Snap3用在军用导航卫星上。1969年到1972年美国人将5个Snap27同位素温差发电器成功地放在月面上作为月面科学仪器供电电源。1990年起，温差电学又遇到了一个好机会，得以蓬勃发展。这主要是环保引起的。全球范围的温室效应，迫使人们限制和禁用含氟致冷剂。而温差电致冷不会对环境造成污染，因此被人们青睐。又由于电子信息类产品的飞速发展，要求寻求一种方便的冷却方式。因此，温差电科学和技术又成了热门。2温差电技术第二节温差发电

6、1特点温差发电器是利用塞贝克效应，将热能转换成电能的一种发电器。温差发电器是一种没有转动部件的固态器件，体积小、寿命长，工作时无噪声，而且无须维护。特别是同位素温差发电器（RTG）结构紧凑、可靠性高、抗辐照性能好,与迄今已知的其他化学和物理电源相比，它的质量比能量高、寿命长，且不需维护、也不受环境影响。尤其是它能够在极低的环境温度下工作（例如零下一百多度），更是其他化学和物理电源无法比拟的。它的缺点是效率低(目前低于10%)、成本高(主要因放射性同位素价格昂贵)。现在，RTG已在空间、地面、海洋及医学的特殊任务中获得了应用，在某些场合

7、(如月球表面和深太空)它是目前的首选电源。2分类按使用的热源分类，温差发电器可分为放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器、烃燃料温差发电器、低级热温差发电器等。放射性同位素温差发电器(RTG)是将放射性同位素（如Pu-238,Sr-90,Po-210等）的衰变热直接转换成电能的温差发电器。核反应堆温差发电器是将原子能反应堆中燃料裂变产生的热直接转换成电能的温差发电器。烃燃料温差发电器，燃烧气体烃燃料或液体烃燃料产生的热量直接转换成电能的温差发电器。低级热温差发电器，将各种形式的低温热能（包括废热）直接转换成电能的温差发电器。按工作

8、温度来分类，温差发电器可分为高温温差发电器、中温差发电器和低温温差发电器三大类。高温温差发电器，其热面工作温度一般在700℃以上，使用的典型温差电材料是硅锗合金（SiGe）;中温温差发电器，其热面工作温度一般在400℃～