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自1821年塞貝克發(fā)現(xiàn)溫差電動(dòng)勢(shì)以來，人類就在研究開發(fā)這一技術(shù)，直到1940年半導(dǎo)
體的出現(xiàn)才給這一技術(shù)的應(yīng)用提供了條件。1960年美國(guó)3M公司為阿波羅宇宙飛船登月研制
出以核能為燃料的TEG，之后不久3M公司又設(shè)計(jì)出了以天然氣做燃料的TEG，并把此項(xiàng)技術(shù)
轉(zhuǎn)讓給加拿大環(huán)球熱電技術(shù)有限公司，為邊遠(yuǎn)無電地區(qū)提供了一種高可靠性、無噪音、無
污染的，可在極端冷或熱的環(huán)境中不停地運(yùn)行的電信、陰極保護(hù)電源。
截止1995年12月底，加拿大環(huán)球公司的10000余部TEG已在世界51個(gè)國(guó)家里，各種
不同氣候環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)著。由于TEG是以氣體、液體燃料為能源，所以它是輸氣管道陰極保護(hù)
的理想電源。
工作原理
當(dāng)兩個(gè)不同的導(dǎo)體兩端相接，組成一個(gè)閉合回路，如兩個(gè)接頭處有不同的溫度，則回路
中便有電流流動(dòng)，這就是溫差效應(yīng)，也稱塞貝克效應(yīng)，有時(shí)溫差電動(dòng)勢(shì)亦稱為塞貝克電動(dòng)勢(shì)。
把兩種金屬換成P型和N型半導(dǎo)體，因半導(dǎo)體的塞貝克系數(shù)很大，就可以制作把熱能轉(zhuǎn)
變?yōu)殡娔艿臏夭畎l(fā)電器了，圖6-6是TEG的原理示意圖。溫差電偶的兩壁由P型和N型半導(dǎo)體熱
電材料組成，一端用金屬以歐姆接觸相連，溫度為T，；另一端通過歐姆接觸與電阻R。相連，
溫度為T。，當(dāng)T，>To時(shí)，由于塞貝克效應(yīng)，負(fù)載電阻R。中便有電流流過，構(gòu)成溫差發(fā)電器。
由于一對(duì)半導(dǎo)體材料產(chǎn)生的電功率很有限，所以必須把一定數(shù)量的半導(dǎo)體電偶對(duì)串、并聯(lián)起
來才能構(gòu)成一個(gè)有使用價(jià)值的熱電發(fā)生器。如一個(gè)120W的TEG，共由80個(gè)熱電偶組成，每個(gè)產(chǎn)
生84mV電壓，共可以提供出6.7V/18A的電能。
TEG是由3個(gè)部分組成：熱源（加熱池）、熱電偶陣和冷卻片。整個(gè)裝置以熱電偶為中心，
只要其兩側(cè)保持有溫度差，就會(huì)不斷地產(chǎn)生電勢(shì)差。
TEG原則上可采用任意一種熱能使之發(fā)電，如核能、太陽(yáng)能、液體和氣體燃料的燃燒能等。
目前工程應(yīng)用的多是以氣體燃料為能源的TEG。
熱電偶的熱結(jié)端由一燃燒噴嘴來維持其高溫(538℃)，所用的氣體燃料有丙烷、丁烷及天然
氣熱電偶的冷端由一組散熱片來保持其相對(duì)低溫(163℃)，散熱片將熱量自然散至周圍的空氣中。
為防不測(cè)，熱電偶均裝在氣密密封外殼內(nèi)，熱電偶陣周圍裝有絕緣材料，以便最大限度地減少熱
量損失。 |
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