能源技术导体热电发电技术进展及其在暖风机中的应用构想李洪峻，黄光宏，李俊，胡云俊总后建筑工程研宄所，西安710032送风电机动力的构想，设计了种半导体热电发电机并对性能进行了简要分析，通过对进步实用化所面临的技术难的探讨，指出了未来研宄的方向。

　　1半导体热电发电材料和应用1996年，美国橡树岭国家实验室的3；等人发现了尺添4121.，制等，办，肋等，入3，81等型化合物具有很好的热电性能，其用以征热电转换能力优劣的无量纲因子值达到了1.4，为半导体热电转换材料的研制注入了活力，从此后各种高性能材料不断涌现，目前主要有以下几类1温区，300以下的值约为1.，中温区，27值大于1.0；300尺时的烈值为0.34，但温度超过70服后，烈就会大于1.，仙161结构型合金，烈值般小于第种材料；616山地8结构材料，通过适当掺杂也能获得不错的之了值；无公度准晶体材料，在室温下值理论上可以达到1.6，但目前研宄进展缓慢；宄明降低维数可以提高热电材料的打值。例如提高费米能级附近的状态密度提高载流子迁移率以及增加声子散射以降低晶格热导率等后，薄膜热电材料的之7值可以达到2.0，甚至有可能超过3.0.

　　国外，半导体热电发电己用于水道中的浮标灯石油管道用的无人中继站和野战便携式电源等美国能源部所支持的项利用热电器件将柴油机排气中的废热转变为电能的研究项目研制的装置在冷热端温差为180丈时，输出电压为13.5，输出功率为贾1991年，日本大阪大学于英国威尔士大学合作研宄了大规模利用钢铁厂和垃圾焚烧厂的废弃余热产生兆瓦级输出电功率的项目，该课以373的钢铁厂循环水为热源温度约为300的冷却水为冷源，整个循环的发电效率在810左右1997年美国喷气推进实验室研制出种高效分段温差热电对，在热端温度为700丈和冷端温度为室温时，发电效率达到了15，几乎可以与现在的小功率内燃机电站媲美。我国对热电转换的研宄虽然起步比较早，但大多只是停留在材料和器件些学者做过的些有益探索5热电发电并未得到应有的重视，尤其是工程应用方面，更是片空白。

　　7薄膜及纳米结构材料，这是种低维材料，研2野营燃油暖风机野营燃油暖风机是种部队冬季野营帐篷的供暖装备，也可用于铁路石油及天然气等部门野外施工作业，其工作原理是燃油在燃烧室内燃烧，将产生的热量通过换热器传给空气，然后送入帐篷中供暖13它主要由供油燃烧系统送风换热系统控制系统壳体及附件4部分组成。18其中消耗动力的装置主要有油泵送风机和控制系统等，所用电能依靠外接电源。由于野外作业的特殊性，在没有配备野营电站或者野营电站发生故障时，暖风机就无法使用，取暖也就成为个大问，影响到部队的生存力和战斗力13将暖风机改造成种无需外接动力的装备，具有很大的军事和经济意义。另方面，暖风机排烟温度高而且稳定，直接排入大气是很大的浪费，结合上述情况和特点，利用半导体通过热电效应把余热转化为电能供野营暖风机动力装置运行，也许是*有效和*可行的种方式13 3暖风机用半导体热电发电机构想及其性能分析3.1设计构想作于冷热源之间，其热端从热源吸热，然后由冷端向冷源放热，同时将热能转化为电能，以温差电动势或电流围环境温度低而排烟温度达到250左右，正常运行时波动很小，可利用的温差很大，利用热电所发电也应该能驱动暖风机的正常运行。

　　由若干个，型和型半导体材料组成的热电对的集合，各个热电对通过定的串联或并联方式连接起来，从而构成个发电模块。根据需要，将大量这样的模块组合起来，使其冷热端处在不同的温度场中，就能得到所需的电能了。具体到暖风机，可以将发电模块布置在电流负载排烟管周围，固定并且两端密封，就能组成个简单的半导体热电发电机，剖面4.

　　3.2性能分析以40kW高原暖风机为例，其排烟管长度为1.391直径为0.13，沿管外壁可均匀布置147块扭Z科技公司生产的HZ14发电模块，模块参数l.

　　可将147块取14发电模块分成21组，每组7块，组内模块间串联，组间并联。这样的发电设备产生时。由于目前40kW高原暖风机的用电设备均使用交项目数值项目数值长设计冷端温度宽功率负载匹配时厚度开路电压重量内阻设计热端温度效率流电源，故还需要对这些用电设备进行换装如风机电机改为采用直流电机等，使之全部使用24直流电源此外，还需配备蓄电池以备暖风机启动或者负载波动时使用。半导体热电发电机除了驱动动力装置还要通过充电器向蓄电池充电。虽然电能经过充电器和其他辅助系统大约会损失20左右，但对于额定用电量只有440W的40kW高原暖风机而言，由半导体热电发电机所提供的电能已足够使用。

　　4存在的困难冷热端温差维持困难热电转换装置正常工作时需要维持定的冷热端温差，否则将难以持续运行。但在导热汤姆逊效应和珀尔帖效应等综合作用下，冷热端温度有趋同致当水平13通常采取的手段是增大端面换热面积或采取强制对流换热。对于本例，暖风机排烟管直径较小，限制了换热面积的增大。

　　适体发电器件制造困难暖风机排烟管外面为圆弧形，所以*理想的是将发电模块制作成和排烟管弧度致的形状，这对制造和加工工艺水平提出了很高的要求。目前，我国热电转换器件的制造技术比较原始工艺比较落后自动化程度低操作不规范成品率低，普通形状的热电转换器件加工已经比较困难，特殊形状的就更难制作，这也成为制约热电发电设备推广应用的巨大障碍。

　　成本，加，限制推广目前高效的半导体热电发电模块基本上被国外产上接第214页作，争取取得成果。为此，政府和相关企业应该投入足够的财力，组织相关学科的人才，制定可行的规划13 1刘池，沈卫东，阮喻等，质子交换膜燃料电池作为军事通信品所垄断，而进口大量的模块来改装暖风机则会大大增加暖风机的制造成本，这与我国有限的军费开支是相矛盾的。所以应因地制宜，对于条件恶劣，电力供应不足的地区应配发加装热电发电机的暖风机，反之普通的暖风机即可满足部队的实际需要。

　　5结语半导体热电发电技术是项正在全世界兴起的能源利用方式，它的应用场合越来越广泛，尤其是像暖风机这样存在大量低品位余热的军事领域，更能发挥其体积小无噪声寿命长无污染的特点。暖风机用半导体热电发电机旦开发成功，对提高暖风机的整体能源利用率，实现无外接动力运行，增强部队的保障能力具有极大的军事和经济意义。随着半导体热电转换技术的发展以及在后勤装备中的大规模应用，我军的后勤科技水平必将迈上个新的台阶。

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