这个词热电热和电这两个词的组合,如其名称所示,热是指热能和电的意思吗电能.热电发电机是用来将两个结之间的温差转换成电能的装置。给出了热电发电机的工作原理塞贝克效应.根据这一理论,当两个结处于不同的温度时,由两种不同金属组成的回路会产生电动势。这就是为什么它也被称为塞贝克发电.热电发电机主要由保持在高温的热源和保持在低于热源温度的散热片组成。热源与热沉之间的温差是直接造成的当前的通过负载流动。在这种类型的能量转换中不存在中间的能量转换,就像大多数情况下的转换一样,因此,它也被称为直接功率转换。
塞贝克发电产生的功率为单相直流,由I给出2Rl或者VI,其中Rl是负载电阻.输出电压通过增加冷热端之间的温差或连接多个端来增加输出功率热电发电机在系列。电流将继续流动,只要热量供应到热结和从冷结。
这当前的热电或塞贝克发电产生的电力本质上是直流电,可通过逆变器转换为交流电,通过使用可进一步提高其电压水平变形金刚.能量转换通过热电或塞贝克发电是可逆过程,即能量流动的方向可以被逆转。如果我们去掉负载,并在负载连接的端子上提供直流电源,热量可以很容易地从热电发电机.
热电发电机性能分析
考虑一个一端有热源,另一端有散热片的热电发电机。与散热器相比,热源保持在高温下。
设两个结点之间的温差为ΔT。发电装置的两侧都是绝缘的,所以热量只能沿长度流动。施加到热结上的热使n型块中的电子和p型块中的孔从热结上流动,从而产生a电位差.电路是通过连接负载来完成的电阻, Rl.的当前的将开始流过这个负载电阻,Rl.
这个发电机的电压由V = α ΔT给出。在那里,α塞贝克系数ΔT为冷热接点温差。
设R是物体的内阻热电发电机然后通过外电阻R的电流l是由
将电压的值代入上式,我们得到电流,
我们知道外负荷的潮流为,Pl=我2Rl
代入I的值
当R = R时,该功率最大l
所以,最大功率是
在塞贝克发电的术语(α2/ R)被称为优点。为功率最大ΔT和(α2/ R)应该有很大的值,或者我们可以说内阻应该很低,这可以通过减少长度和增加直径来实现。可以通过增加热源和散热器之间的温差来增加ΔT。
热电发电机的效率
的热电发电机的效率的定义为已开发功率的比值,Pl在加载电阻, Rl到热源的热量Q
适用于热电发电机的材料
这种发电机最常用的材料是碲化铅。碲化铅是由含有少量铋或钠的铅和碲组成的化合物。其他用于制造热电发电机的化合物有碲化铋、硫化铋、碲化锗、锌锑矿、碲化锡和砷化铟等。
热电发电机的应用
- 为了提高汽车的燃料效率,使用了热电发电机。这些发电机利用车辆运行时产生的热量。
- 塞贝克发电被用来为航天器提供动力。
- 这些发电机用于向偏远的气象站、中继站等提供电力。
热电发电机的局限性
- 高输出电阻要求-如前所述,为了获得高输出电压和功率,几个热电发电机串联起来,从而增加了总输出电阻。因此,为了有效地传递高功率,需要大电阻。这个问题可以通过将更多的热电元件并联而不是串联来克服,因为这样会降低有效电阻。
- 在同样的热流下,热电发电机产生的电能更少,也就是说,与其他机械发电机相比,它们的效率较低。对于相同的能量输入,塞贝克发电与其他能量转换器相比,输出更少。
- 〇低热特性任何设备的散热都取决于其热导率。任何好的热电发电机导热系数低,因而散热性差。因此,这些发电机只有在需要小功率时才有效。
- 与其他发电机相比,热电发电机价格昂贵。