温差电池原理_温差电池的应用

　　温差电池原理

　　温差电池，就是利用温度差异，使热能直接转化为电能的装置。温差电池的材料一般有金属和半导体两种。用金属制成的电池赛贝克效应较小，常用于测量温度、辐射强度等。这种电池一般把若干个温差电偶串联起来，把其中一头暴露于热源，另一个接点固定在一个特定温度环境中，这样产生的电动势等于各个电偶之和，再根据测量的电动势换算成温度或强度。例如，我们在日常生活中常用它来测量冶炼及热处理炉的高温。

　　温差电技术研究始于20世纪40年代，于20世纪60年代达到高峰，并成功地在航天器上实现了长时发电。当时美国能源部的空间与防御动力系统办公室给出鉴定称，“温差发电已被证明为性能可靠，维修少，可在极端恶劣环境下长时间工作的动力技术”。近几年来，温差发电机不仅在军事和高科技方面，而且在民用方面也表现出了良好的应用前景。

　　温差电池的应用

　　最早的温差发电机于1942 年由苏联研制成功，发电效率为1.5%~2%。之后一些特殊 领域对电源的需求大大刺激了温差电技术的发展。从20 世纪60 年代开始陆续有一批温差电技术的发电机成功运用于航天飞机、军事和远洋探索。近几年随着科学技术的 不断进步，温差发电机正逐渐拓宽其应用领域，不仅在军事和高科技方面，而且在民用 方面也表现出良好的义勇前景，随着能源与环境危机的日益逼近，科学家在利用低品位 与废能源发电方面加大了研究力度，部分研究成果已步入产业化。

　　远程空间探索

　　自从 1969 年阿波罗号飞船成功登陆月球，人类对太空的探索一直不断深入地进行 中。随着探索空间的拓展，对太空中应用的电池也提出了较高的要求。太阳能电池在远 离太阳、黑暗、冰冷和空洞的世界里很难发挥作用。使用热源稳定、结构紧凑、性能可 靠、寿命长的放射性同位素温差发电系统成为理想的选择。利用温差电技术，一枚硬币 大小的放射性同位素热源能够提供长达二十年以上的连续不断的电能，这是其他任何一 种热能源技术所不能比拟的。而且温差发电系统拥有更诱人的体积和重量。这使得发电 机的重量大大的减小，完全可以满足飞船在航行、通讯和科学一起使用方面的所有用电 要求。

　　军事

　　为满足陆军对电源系统的特殊要求---轻便、灵活、充电方便等，从1999 年开始， 美国能源部启动了“能源收获科学与技术项目”，研究利用温差发电模块，将士兵的体 热收集起来用于电池充电。其近期目标是实现对 12 小时的作战任务最少产出 250 瓦小 时的电能，目前该研究项目取得了多项研究成果。

　　远距离通讯、导航和设备保护

　　温差电技术性能稳定、无需维护的特点使其在发电和输送点困难的偏远地区发挥着 重要的作用。已用于基地、沙漠、森林等无人地区的微波中继电站电源、远地自动无线 电接收装置和自动天气预报站、无人航标灯、油管的阴极保护等。

　　小功率电源

　　体积小、重量轻、无振动、无噪音使温差发电机非常适合用作小功率电源（小于5W）， 在各种无人监视的传感器、微笑短程通讯装置以及医学和生理学研究用微小型发电机、 传感电路、逻辑门和各种纠错电路需要的短期微瓦、毫瓦级电能方面，温差技术均可发 挥其独特的作用。

　　温差电传感器

　　最近，基于热电转化材料的 Seebeck 效应，许多新兴的温差电传感器被研制成功， 并用于低温温度测量、单像素红外线和X 射线探测、氢气和其他可燃气体泄漏检测等