温差发电器的发展历史

作者&投稿:贡晏 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
温差发电器的发展趋势~

1、温差电技术领域,极大部分努力都在提高温差发电器的热电转换效率。对空间应用来说,非常重要的是提高其重量比功率。提高热电转换效率最主要的途径是提高温差电材料的优值。具体来说就是改善现有温差电材料的热电性能、研究新型温差电材料、开发功能梯度温差电材料,以及降低温差电材料的维数。2、提高温差电材料的优值,增加了温差发电器的热电转换效率,最终的结果,降低了温差发电器的成本(特别是RTG的成本),改善了温差发电器的重量比功率。美国航天局(NASA)制定了空间核创新计划,开发先进的放射性同位素电源系统和空间核反应堆电源系统。后来该计划更名为普鲁米修斯核电源和推进计划。计划目标是面对未来火星科学站网络、小型电推进器、具有复杂机动能力的深空探测小型飞行器等各种空间新任务,开发核电源,大大扩展人类在行星或月球表面移动实验室、深空探测的能力。3、普鲁米修斯计划要求研制的同位素电源系统增加比功率,同时减少同位素量,以降低飞行成本。目标:比功率增加2倍,即从目前RTG的4.5We/kg,提高到8-10We/kg,效率从现在的~5.7%提高到2到4倍。

1、按使用的热源分类,温差发电器可分为放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器、烃燃料温差发电器、低级热温差发电器等。2、放射性同位素温差发电器(RTG)是将放射性同位素(如Pu-238, Sr-90,Po-210等)的衰变热能直接转换成电能的温差发电器。3、核反应堆温差发电器是将原子能反应堆中燃料裂变产生的热能直接转换成电能的温差发电器。4、烃燃料温差发电器,燃烧气体烃燃料或液体烃燃料产生的热能直接转换成电能的温差发电器。5、低级热温差发电器,将各种形式的低温热能(包括余热、废热)直接转换成电能的温差发电器。6、按工作温度来分类,温差发电器可分为高温温差发电器、中温差发电器和低温温差发电器三大类。高温温差发电器,其热面工作温度一般在700℃以上,使用的典型温差电材料是硅锗合金(SiGe);中温温差发电器,其热面工作温度一般在400℃~500℃,使用的典型温差电材料是碲化铅(PbTe); 低温温差电器, 其热面工作温度一般在400℃以下,使用的典型温差电材料是碲化铋(Bi2Te3)。

1、1821年德国科学家塞贝克(T.J. Seebeck)发现了塞贝克效应,迄今已经快200年了。第二次世界大战末发现半导体材料后,掀起了探索温差电材料和器件的热潮,促进了温差电理论和技术的发展。二十世纪五十年代末六十年代初,空间技术飞速发展,急需一种长寿命、抗辐照的电源。
2、1960年代初就有一批放射性同位素温差发电器(Radioisotope Thermoelectric Generator,英文缩写为 RTG)成功地应用于空间、地面和海洋。1963年美国将一个输出电功率2.7W的同位素温差发电器Snap3用在军用导航卫星上。1969年到1972年美国人将5个Snap27同位素温差发电器成功地放在月面上作为月面科学仪器供电电源。
3、常规的温差发电器的热电转换效率还不到10%。与其它化学和物理电源电源相比,温差发电器的效率确实还较低。但是,温差发电器具有其它电源尚不具备的优点,如寿命很长,应用环境和使用热源不受限制,特别是它可以利用所谓低级热发电-如工业废热、垃圾燃烧热、汽车排气管的余热以及太阳热、地热、海洋热能等,一直吸引着人们的青睐。1990年起,出于环境保护和经济可持续发展的需要,许多国家的政府和公司投入资金用于开发温差电技术,在全球范围内又一次掀起了研发这种绿色电源的热浪。
4、目前RTG是月球表面和深太空航天器的首选电源。RTG也可以用作海上浮标、声纳的电源,或极地、边界的军用隐蔽电源、预警系统电源。天然气燃料温差发电器已经在世界许多国家的输油、输气管线、通讯网络上获得了应用。




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