半导体温差发电过程的模型分析与数值仿真

本文提出一种新型的半导体温差发电模型,在温差发电过程的数值模拟中考虑了热电单元之间封闭腔体内空气传热的影响.同时进一步运用有限元的数值计算方法对不同电臂对数和不同型号温差发电模型的温度场、电压场进行了数值仿真计算,并对仿真结果进行分析.结果表明:采用127对热电单元模型计算的能量转换效率随冷热端温差增大而迅速提高,与采用1对热电单元模型计算的能量转换效率之差从冷热端温差为20℃的0.39%提高到冷热端温差为220℃时的5.16%,能量转换效率比1对热电单元平均高出3.02%.冷端温度恒定在30℃时,温差发电芯片的输出电压、功率以及能量转换效率均随着电偶臂的横截面积的增大而提高,且电偶臂冷热两端的温差越大提高幅度也越大,而温差发电芯片内阻则与电偶臂横截面积成反比关系,当温差为220℃时对应的输出功率最高达28.9 W.     

自启动太阳能温差发电系统

基于现有的温差发电理论,建立太阳能热水器与温差发电片组结合的自启动温差发电系统模型.作为大学生物理演示实验仪器的制作实践,设计了其温差发电片组在温差条件变化情况下的发电输出功率和维持稳定温差所需水泵的消耗功率、水泵流量和体系热散失关系的物理实验,并验证了自启动温差发电模型的可行性.     

硅太阳能电池实验中温度效应的实验研究

硅太阳能电池特性研究是国内众多高校开设的大学物理实验之一。本文研究了温度变化对硅太阳能电池参数测量及最大输出功率造成的不利影响,提出了两种改进方案并进行了实验验证。通过研究发现,在硅太阳能电池表面增加散热装置一方面可以有效地降低该实验中数据测量值的不稳定性,另一方面可进一步提高硅太阳能电池的最大输出功率。另外,本文还研究了温度和温差发电片输出功率之间的关系,并用温差发电片的电流电压补偿硅光电池的输出功率。显然,如将温差发电片补充到硅太阳能电池实验中,可提高硅太阳能电池的光电转换效率。     

太阳能光伏-温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析

结合太阳能电池温度特性和温差发电特点,设计了一套新的太阳能光伏发电-温差发电驱动的冰箱模型,该模型包括太阳能光伏电池、半导体温差发电模块、电源控制系统等.根据负载用电需求,做出了光伏发电系统的设计方案.采用热力学基本理论,对该模型进行了工作效率及 火 用 效率的分析.结果发现:能效比COP达到了2.73(一般 冰箱COP为2左右), 火 用 效率也达到42.5%.同时,该系统模型环境效益明显,可以减排CO₂ 1394.2 kg,SO₂     

利用热电效应制作火警报警器

本实验装置利用6片SP1848-27145型温差发电片串联,在其热端放置热源,在其冷端放置散热片,使热端和冷端之间因温差产生电势差。利用dc-dc lm2596型稳压模块稳定输出5V电压,对报警装置提供电能。本装置无需外接电源,误报率低,适用范围广。     

菲涅耳聚光下半导体温差发电组件性能研究

采用菲涅耳透镜汇聚太阳辐射,提高半导体温差发电组件的热端温度,冷端利用散热片进行散热.从热流密度的角度建立了半导体温差发电片理论分析模型,实验基于稳态的条件下,忽略冷热端之间以及电臂间的空气对流和辐射,研究菲涅耳聚光下半导体温差发电组件的性能,推导出了半导体温差发电片的温度梯度d T/dx关系式,获得了输出电流、输出功率及热电转换效率的表达式.研究表明:随着电阻比率a(RL/R)的增大,半导体温差发电器件的输出电流I减小,输出功率P和转换效率ηhe先增大后减小,且在a=1时,其输出功率和转换效率最高.随着温差比率b(?T/T_(H2))的增大,无论a取何值,其输出功率P和转换效率ηhe均增大.实验研究中,半导体温差发电片应偏离菲涅耳透镜焦平面一定距离以获得较好输出特性.通过温差发电片的不同串并联组件可获得相应输出电压.     

带有压缩机余热温差发电装置的家用空调性能试验研究

世界范围内的能源危机和环境污染日益严重,为了充分利用家用空调系统中的低品位能,提高空调性能,降低空调能耗,对带有温差发电装置的家用空调性能进行了试验研究。试验结果发现:在额定制冷工况下,利用压缩机余热发电装置的空调系统与空调原型机相比输入功率降低43.5W,制冷量提高2.8%,能效比提高9.0%。温差发电装置中发电片冷热端最大温差为17.5℃,平均温差为13.2℃,冷热端温差较小。系统性能还可通过改变冷却方式和优化系统来提高。因此,温差发电技术在家用空调余热回收方面具有广阔的应用前景。     

基于甲烷燃烧的热电转换特性实验研究

本文介绍了基于温差热电转换原理的小型燃烧温差热电转换系统,并通过实验研究了小型甲烷燃烧器的性能特点,并对影响温差发电系统发电性能的因素进行了研究分析.实验表明:小型燃烧器工作稳定可靠,可燃流量范围和着火当量比范围较宽;负载电阻、当量比、输入能量(燃料流量)以及外界换热条件都会对系统的功率输出和效率产生明显的影响.实验中获得了最高569 mW的功率输出和0.55%的系统发电效率.     

聚光光伏与温差联合发电装置的研究

针对太阳能量利用率较低的现状,设计了基于砷化镓多结太阳能电池、半导体温差发电片的聚光光伏与温差联合发电装置.通过测量得出单独聚光光伏发电模块在几何聚光比为75时光电转换效率最大,达31.87%;而在加了半导体温差发电模块之后在几何聚光比为112时系统光电转换效率达32.81%,提高了整体光能量转化电能效率.     

准一维有机超导体(TMTSF)_2ClO_4的高精度温差电动势研究

测量了准一维有机超导体 (TMTSF) 2 ClO4 单晶a方向不同降温速率下的高精度温差电动势 (6— 2 80K) .高温下的温差电动势表现出线性行为 ,不能被正常的一维电子能带理论所解释 .在 2 4 0K左右观察到温差电动势斜率发生反常突变 .在 14 0K左右温差电动势向下逐渐偏离线性行为 ,这与 1D— 2D的维度渡越相关 .对阴离子有序—无序相变温度Ta(Ta=2 4K)附近的温差电动势结果与比热和电阻率的数据进行了比较 .对于极慢速降温的温差电动势 ,求导后可以看到相变的痕迹 .随着通过Ta 降温速率的增大 ,在Ta 之下的温差电动势数值出现了一个逐渐增大的整体抬高 .对此进行了讨论 .     

利用蜡烛发电的实验探索及分析

基于塞贝克效应,利用蜡烛燃烧制造温差进行发电。并使用水作为介质计算蜡烛燃烧效率,再利用软件计算其发电效率与能量转换效率。     

高光谱吸收微纳结构表面提高太阳能温差发电性能的研究

采用飞秒激光等离子体丝（飞秒光丝）在金属铝箔表面以不同飞秒光丝扫描速度（5,15,25,35和45 mm·s-1）制备了微纳结构表面,并在太阳光能量主要覆盖的光谱范围（330～890 nm）内对其进行了反射率测量,发现飞秒光丝制备的微纳结构表面具有显著的高光谱吸收特性,并且飞秒光丝扫描速度越慢,光谱吸收率越强,5 mm·s-1条件下微纳结构表面光谱吸收率达97%以上。将制备的高光谱吸收微纳结构表面作为温差发电片（TEG）光吸收体,以此为基础构建了考虑太阳光辐照及温差发电模块（即TEG模块：结合微纳结构表面的TEG）散热情况的仿真实验环境并进行发电功率测量。研究结果表明,具有微纳结构的铝表面（5 mm·s-1制备条件下）与抛光铝箔或裸发电片相比,光电转化效率（发电效率）可分别提高43.3和10.7倍。进一步研究了TEG模块的温差发电的过程与机理,将TEG模块的温差发电过程分为光热（光能转化为热能）与热电（热能转化为电能）两个转化过程分析：首先在光热转化过程中,微纳结构表面增强了太阳光吸收效率,为光热转化提供更多的光子能量,实现了其在表面更多的热量沉积,进而在之后的热电转化过程中,更多的热能沉积使得TEG模块的载流子迁移率得到了很大提升,这样在同样的温差（发电片冷热端的温度差值）条件下,微纳结构表面与普通表面相比可以获得更高的热电转化效率。因此,微纳结构表面的高光谱吸收性能使得TEG模块经光热转化后得到的高热能沉积使载流子迁移率得到了提高,进而显著提升了TEG模块发电性能,这是微纳结构表面增强TEG温差发电效率的主要原因。这一机理的揭示,为TEG模块发电性能的进一步优化和提升提供了理论依据,对TEG模块的实际应用具有重要的意义。     

空调压缩机余热温差发电系统设计

基于温差发电原理,利用家用空调制冷时压缩机出口的高温气体,设计了一种余热温差发电系统,并将其应用到家用空调中进行了试验研究。试验结果表明:利用压缩机余热发电装置的空调系统与空调原型机相比输入功率降低43.5W,制冷量提高2.8%,能效比提高9.0%。     

温差发电———种新型绿色的能源技术

本文以应用举例介绍了温差发电的原理 ,对这一领域国际发展状况进行了简要的综述和评论     

振荡流下回热器压降特性的实验研究

研制了一种简单实用的实验装置,用于振荡流回热器压降特性的研究。在活塞提供的振荡流作用下,研究了回热器孔隙率、长度、堆叠方式及温差对回热器动态压降的影响。实验结果显示,丝网型回热器的动态压降与回热器的长度及孔隙率几乎呈线性关系,而在相同条件下与丝网的堆叠方式无明显的关联;此外,回热器的动态压降随回热器两端温差的增加而增大,与温差变化方向无明显联系。本文研究的目的是为斯特林回热器的设计提供相关的实验数据。     

一种充分利用热能的温差发电燃气灶

现今, 能源危机和环境污染的问题日益严重, 节能环保成为人们关注的话题. 本文介绍的温差发电是一 种绿色环保发电方式, 它可以合理利用太阳能、 地热能、 海洋热能、 工业余热等低品位能源转化为电能. 所提出的方 案主要是通过利用两种不同类型的热电转换材料两端产生温差进而形成电势差的物理原理研发出一种充分利用热 能的温差发电燃气灶, 不仅提高了原燃气灶对燃气的利用率, 而且还能将燃气余热转化为电能     

半导体温差发电装置的性能研究

温差发电是一种绿色环保的发电技术, 它可以直接将热能转化为电能. 该技术具有体积小、 重量轻、 移 动方便和可靠性高等特点. 它可以利用太阳能、 地热能、 海洋温差、 余热和废热等热能进行能量的转换. 作为一种替 代选择, 温差发电技术具有巨大的潜力和良好的发展前景     

温差发电—一种新型绿色的能源技术

本文以应用举例介绍了温差发电的原理,对这一领域国际发展状况进行了简要的综述和评论。     

变负载有机朗肯循环系统实验研究

电力供给侧面临热源高效利用和电网侧波峰波谷对电厂变负荷运行的要求,本文针对发电系统变负荷运行工况,在实验热源功率及温度分别为100 kW和110℃下,研究负载和膨胀机转速变化时,有机朗肯循环发电系统净效率及部件实际运行特性的变化规律。主要结论为:系统净效率随着负载功率和膨胀机转速的增大而增大,当负载为6 kW和膨胀机转速为3000 r/min时,系统发电净效率最大,为4.8%。膨胀比和工质泵等熵效率随负载功率和转速的增加而增大,膨胀机入口处过热度的变化规律与之相反;当系统效率最大时,膨胀机膨胀比、等熵效率与入口过热度分别为4.4、53.5%及8.8℃。     

热电风扇结构设计及数值优化

针对青藏高原等寒冷地区供暖帐篷内上下温差较大的问题,本文提出了在帐篷内供暖炉上方安装带有温差发电器件的风扇来提高温度场的均匀性。本文数值研究了在不同风扇送风量下帐篷内空气速度场和温度场分布以及不同风扇外形结构差异对温差发电器件冷热端温差的影响.结果表明:添加热电风扇后帐篷内温度场均匀性得到明显提高,设计的优化风扇结构满足热电模块工作温差的需要.