基于摩擦热的低压温差发电系统研究-论文.pdf

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1、Science&TechnologyVision科技视界科技·探索·争鸣基于摩擦热的低压温差发电系统研究杜伟伟张贵生(安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001)【摘要】通过实验设计了一套基于摩擦热的低压温差发电系统研究，它是由摩擦热能收集器，半导体温差发电器和散热冷源耦合而成。本装置将温差发电片的贴合在摩擦产生热量的导体上．另外一端连接散热片，以提高电片两端的温差，从而提高发电的电压和电流。并将发出的电通过升压电路升压后为蓄电池充电．蓄电池经稳压模块后可为一些要求不高的用电场合供电，如照明用电等一些低功耗的用电场合。【关键词】温差发电；摩擦热能；半导体0引言要搭建出S

2、TM32F193RBT6的最小系统就可以完成这样的功能。温差发电技术作为一种能源和环境的战略技术．近年来得到了各3理论设计计算国的大力支持和发展温差发电是利用半导体材料的热电效应．直接3．1温差发电器的输出功率和发电效率将热能转换为电能的一种能量转换技术它是一种全固态能量转换方温差发电器的性能主要用输出功率和发电效率来描述。为了获得式，无需化学反应或流体介质，在发电过程中具有无介质泄露、无磨较大的输出功率和电压．实际应用的发电器采用的温差电组件一般由损、无噪音、体积小、重量轻、移动方便和可靠性高等特点，而且不受温多个温差电偶串联连接而成。设温差电组件由in个温差电偶串联连度的限制

3、．因此在低品位热源的回收利用上显示出巨大的优越性国接而成．那么根据塞贝克效应．回路中产生的温差电动势为：U=mot内在温差发电方面的研究起步相对较晚．主要集中在理论和热电材料△．此电动势一部分施加到发电器自身的内阻上，另一部分则施加的制备等方面的研究在负载电阻上．因此施加在负载电阻上的电压即为温差发电器的输出通过本实验设计并制作了一套摩擦热能温差发电装置．它可以应电压u。为：U。=m0【AT小／(mR+Rd，回路中的电流10为：Io=mc~△用于火车内部照明及为火车乘客提供一个手机充电站将摩擦转换的(mRRI)．因此，由式以上两个公式可得温差发电器的输出功率为：=内能与温差发电技

4、术结合起来．以实现摩擦热能温差发电u0I(md△TzRt／(mRc+Rt)z。由此可知，温差发电器的发电效率或热电1设计原理转换效率的最大值为：P=(m△2，4(mRc)。由此可知，当负载电阻与发电器的内阻相等(匹配)时，发电器获得最大的输出功率。1．1塞贝克效应3．2工作过程及性能分析温差发电通过热电转换材料得以实现．而检定热电转换材料的标将装置安装于火车轨道与其贴合．当有火车来l临时即会生热．散志，在于它的三个基本效应：塞贝克效应、帕尔贴效应和汤姆逊效应热片两端产生温差．6片温差发电组件串联产生的电能作为升压模块1821年，德国人塞贝克发现，在两种不同金属(锑与铜)构成的回路

5、的输入电压．经过升压模块升压并稳压后就能为蓄电池进行充电一中，如果两个接头处存在温度差．其周围就会出现磁场．又通过进一步段时间后蓄电池充满电．断开充电开关，打开放电电路开关．蓄电池作实验发现回路中存在电动势为电源为一些照明设备提供电能1．2温差发电原理将两种不同类型的热电转换材料N和P的一端结合并将其置于4创新点及应用前景高温状态，另一端开路并给以低温时．由于高温端的热激发作用较强．本设计采用先进的半导体温差发电技术．将因摩擦而产生的内能空穴和电子浓度也比低温端高，在这种载流子浓度梯度的驱动下．空转换为可以为我们所能利用的电能．这本身就是一大创新点目前无穴和电子向低温端扩散，从而

6、在低温开路端形成电势差：如果将许多论是国内市场还是国际市场都没有出现过与之类似的产品．仅出现过对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块．就可得到足够高的太阳能温差发电的相关想法和尝试。电压，形成一个温差发电机将很多个这样的p-n节串联．再用金属导本设计存在以下三个创新点流板和陶瓷片封装起来．就可以制作成不同规格和性能的温差发电组(1)摩擦内能转换明显——高性能的半导体温差发电片对温度转件。本文是用型号为TECl一12706—200的温差发电组件．也就是由126换的效率提高明显．在很大程度上利用了因摩擦而带来的内能．达到对p-n节串联起来．并封装成40mm340mm大小的方块了节能

7、环保的目的为了方便功率的计算．可以对实验对象做以下假设：稳态时输出电流为恒定电流；半导体温差发电片侧面绝热：冷热端的空气对流和(2)材料成本低．各部分组成方便——各部分都可做成相应的模辐射影响可以忽略：半导体温差发电片内部导热系数不变块．实际应用时只需将其组装、调试即可安装于现场．．(3)适用领域广泛——可以放在任何摩擦产生热量大的的地方，例2模块设计如火车站、飞机场、煤矿、工厂、交通设施等。本系统大致分为升压模块、稳压模块和控制模块三个模块升压5结论模块是将温差传感器产生的电压