低溫差發(fā)電的原理與應(yīng)用

1、低溫差發(fā)電的原理與應(yīng)用1溫差發(fā)電的基本原理溫差電效應(yīng)是德國(guó)科學(xué)家塞貝克于1821年首先發(fā)現(xiàn)的，人們稱之為塞貝克(Seebeck)效應(yīng)，即兩種不同的金屬構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接頭存在溫差時(shí)，回路中將產(chǎn)生電流，這一效應(yīng)為溫差發(fā)電技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。如圖1所示，A、B兩種不同導(dǎo)體構(gòu)成的回路，如果兩個(gè)結(jié)點(diǎn)所處的溫度不同(T和T不等)，回路中就會(huì)有電動(dòng)勢(shì)存在，這便是溫差發(fā)電技術(shù)的理論基礎(chǔ)。12圖1塞貝克效癥(溫差發(fā)電原理當(dāng)結(jié)點(diǎn)間的溫度差在一定范圍內(nèi)，存在如下關(guān)系:式中：一回路產(chǎn)生的電勢(shì)；一所用兩種導(dǎo)體材料的相對(duì)塞貝克系數(shù)。用于低溫(3OO0C以下)的BiTe及其固溶體合金，應(yīng)該保證室溫(300K)下的熱電材料

2、的ZT3。熱電轉(zhuǎn)換材料領(lǐng)域現(xiàn)已取得重要的進(jìn)展，包括絕緣層和導(dǎo)電層交叉分層、特定層的電荷與自旋態(tài)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)鈉米化等，現(xiàn)在已經(jīng)把熱電材料的ZT提高到接近3。自1821年Seebeck發(fā)現(xiàn)塞貝克效應(yīng)以來，國(guó)外對(duì)溫差發(fā)電進(jìn)行了大量的研究,1947年，第一臺(tái)溫差發(fā)電器問世，效率僅為1.5%。1953年，Loffe院士研究小組成功研制出利用煤油燈、拖拉機(jī)熱量作熱源的溫差發(fā)電裝置，在用電困難地區(qū)作小功率電源之用。到2O世紀(jì)60年代末，前蘇聯(lián)先后制造了1000多個(gè)放射性同位素溫差發(fā)電器(RTG),廣泛用于衛(wèi)星電源、燈塔和導(dǎo)航標(biāo)識(shí)，其平均使用壽命超過10年，可穩(wěn)定提供730V，80W的功率。美國(guó)也不甘落后

3、，其開發(fā)的RTG輸出功率為2.73o0W，最長(zhǎng)工作時(shí)間已超3O年。1961年6月美國(guó)SNAP一3A能源系統(tǒng)投入使用，輸出功率為2.7W，發(fā)電效率5.1%。1977年發(fā)射的木星、土星探測(cè)器上使用的RTG，輸出功率已達(dá)到155W。20世紀(jì)80年代初，美同又完成5001000W軍用溫差發(fā)電機(jī)的研制，并于80年代末正式進(jìn)入部隊(duì)裝備。近年來，對(duì)低品位熱源的利用成為溫差發(fā)電技術(shù)研究的大方向。Maneewan等利用置于屋頂?shù)匿摪逦仗?yáng)能集熱升溫與環(huán)境之間的溫差發(fā)電，帶動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)引導(dǎo)屋頂空氣自然對(duì)流，從而給屋頂降溫。Rida等將溫差發(fā)電器熱端與該國(guó)一種做飯的火爐外壁連接，冷端置于空氣中，利用爐壁高溫與環(huán)境的

4、溫差來發(fā)電，輸出功率達(dá)4.2W。Hasebe等利用夏日路面高溫做熱源，熱交換管為集熱器，采用19組溫差電組件，在熱管管內(nèi)液體流速為0.7L/min時(shí)，輸出功率3.6W。Ikoma等在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝72組SiGe材料溫差發(fā)電模塊，最大溫差1230C，最大輸出功率86.4W。Thacher等在美國(guó)能源部和紐約州能源研究開發(fā)權(quán)利機(jī)構(gòu)資助下開發(fā)的汽車尾氣余熱發(fā)電系統(tǒng)，使用20組HZ-20溫差電組件，熱電材料為Bi-Te基材料，汽車時(shí)速112km/h時(shí)，最大溫差1740C,最大輸出功率255W。2006年，BSST的科學(xué)家和BMW聯(lián)合宣布，商用的汽車溫差發(fā)電器將于2013年投入使用。Douglas等針

5、對(duì)熱源動(dòng)態(tài)變化情況，設(shè)計(jì)出多模塊交互回路溫差發(fā)電器，在相同熱源下，輸出功率最大提高25。國(guó)內(nèi)在溫差發(fā)電方面的研究起步相對(duì)較晚，主要集中在理論和熱電材料的制備等方面的研究。陳金燦課題組從20世紀(jì)80年代開始對(duì)溫差發(fā)電器的基礎(chǔ)理論進(jìn)行研究，對(duì)溫差發(fā)電器的性能進(jìn)行優(yōu)化分析，得到很多有意義的成果。屈健等研究了不可逆情況下發(fā)電器的輸出功率和效率隨外部條件的性能變化規(guī)律。李玉東等提出從火用的角度對(duì)低溫差下發(fā)電器的工作性能進(jìn)行分析。賈磊等提出低溫及大溫差工況下湯姆遜熱對(duì)輸出功率的影響不可忽略的觀點(diǎn)。賈陽(yáng)等建立溫差發(fā)電器熱電耦合分析模型，以數(shù)值計(jì)算的方法分析了熱電材料物性參數(shù)及其變化對(duì)發(fā)電器工作特性的影響，得

6、出結(jié)論，材料的導(dǎo)熱系數(shù)、電阻率及塞貝克系數(shù)對(duì)發(fā)電器轉(zhuǎn)換效率的影響均為非線性，其中導(dǎo)熱系數(shù)的影響最明顯。任德鵬等分析了溫差發(fā)電器的熱環(huán)境、回路中負(fù)載電阻等參數(shù)及溫差電單體對(duì)的連接方式對(duì)發(fā)電器工作性能的影響，得出提高溫差發(fā)電器熱端加熱熱流或增加冷端的換熱系數(shù)均能提高發(fā)電器的輸出功率及熱電轉(zhuǎn)換效率的結(jié)論。蘇景芳研究了系統(tǒng)與環(huán)境，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的熱流關(guān)系，對(duì)系統(tǒng)的性能特性作出優(yōu)化，建立溫差發(fā)電器優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，同時(shí)以VB6.0(MicrosoftVisualBasic6.0)語言作為開發(fā)工具，ActiveX數(shù)據(jù)對(duì)象訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，編寫了溫差發(fā)電器設(shè)計(jì)軟件。錢衛(wèi)強(qiáng)通過對(duì)低品位熱源半導(dǎo)體小溫差發(fā)電器性能的研究，

7、總結(jié)了電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻及輸出功率等參數(shù)隨外電路、溫度、發(fā)電組件幾何尺寸等因素的變化規(guī)律，另外研究了串、并聯(lián)情況下溫差電組件的性能。李偉江從非平衡熱力學(xué)角度出發(fā)，建立單層多電偶發(fā)電器在低溫差下穩(wěn)定T作的模型。研究溫差發(fā)電器在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部換熱條件變化情況下的運(yùn)行規(guī)律，與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，得出最佳匹配系數(shù)下，輸出功率和發(fā)電效率均隨最大溫差近似呈線性變化，同時(shí)指出解決發(fā)電效率低的問題根本上依靠的是材料性能的改善。剛現(xiàn)東理論分析和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合，通過模擬坦克排氣筒附近區(qū)域制冷狀況，由降溫情況評(píng)估紅外隱身效果，得出以坦克尾氣余熱為熱源將溫差電技術(shù)應(yīng)用于坦克紅外隱身完全可行的結(jié)論。3溫差發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用3.1太陽(yáng)能發(fā)

8、電太陽(yáng)能是人類可直接利用的清潔能源之一。在尋找新能源的探索中，太陽(yáng)能無疑是目前最好的選擇。溫差發(fā)電開辟了利用太陽(yáng)能的一個(gè)新途徑。太陽(yáng)能溫差發(fā)電技術(shù)是先通過集熱器將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，再利用塞貝克效應(yīng)(溫差電效應(yīng))將熱能轉(zhuǎn)換為電能。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能熱發(fā)電方式都用發(fā)電機(jī)或蒸汽輪機(jī)作原動(dòng)機(jī)，噪聲很大，并普遍造成環(huán)境的變遷與污染。此外，這些帶運(yùn)動(dòng)部件的系統(tǒng)都包含了一定的維護(hù)工作量和必須的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，只有在發(fā)電容量較大的場(chǎng)合才能獲得良好的技術(shù)指標(biāo)。無運(yùn)動(dòng)部件、無噪聲且不需要維護(hù)的溫差發(fā)電技術(shù)則能夠大大簡(jiǎn)化太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并可以根據(jù)負(fù)荷靈活調(diào)整溫差發(fā)電模塊的數(shù)量，滿足對(duì)中、小發(fā)電量的要求。2004年泰國(guó)

9、學(xué)者研究了一種太陽(yáng)能溫差發(fā)電屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，他在屋頂設(shè)置了熱電轉(zhuǎn)換器件，利用銅板吸收太陽(yáng)能輻射熱使熱電轉(zhuǎn)換器件的熱端溫度升高，與環(huán)境之間形成溫差，進(jìn)行發(fā)電。近年，武漢理工大學(xué)張清杰教授同日本科學(xué)家新野正之合，提出了將基于高效熱電材料的太陽(yáng)能熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)與基于光伏電池材料的太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行集成復(fù)合的太陽(yáng)能熱電光電復(fù)合發(fā)電技術(shù)的新的科學(xué)構(gòu)想，得到我國(guó)NSFC和日本JST重大國(guó)際合作研究項(xiàng)目的支持，研制出了具有中日雙方各50知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際上第一臺(tái)太陽(yáng)能熱電光電復(fù)合發(fā)電的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并試驗(yàn)成功，開辟了太陽(yáng)能全光譜（2003000nm）直接高效發(fā)電技術(shù)的新途徑。3.2工業(yè)余熱發(fā)電隨工業(yè)化進(jìn)程的加快，各種制

10、造業(yè)和加工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣和廢液成倍增加，其中的余熱相當(dāng)可觀，工業(yè)余熱的合理利用是解決能源短缺問題的一個(gè)重要方面。利用溫差發(fā)電技術(shù)進(jìn)行工業(yè)余熱發(fā)電，可降低成本提高能源的利用率，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效應(yīng)。2006年我國(guó)工業(yè)耗能175136.6萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，工業(yè)生產(chǎn)能源利用效率的提高對(duì)國(guó)家整體能源利用效率的提高具有決定性的作用。而其中，工業(yè)余熱的回收利用是提高工業(yè)能源利用效率的重要途徑。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，一個(gè)年產(chǎn)鋼鐵500萬噸的鋼鐵企業(yè)僅燒結(jié)及飽和蒸汽兩項(xiàng)余熱發(fā)電，即可全年發(fā)電2.8億度，可直接為企業(yè)減少生產(chǎn)成本1億多元。應(yīng)用溫差發(fā)電技術(shù)回收利用工業(yè)余熱能量，無能源成本投入，一次性成本為系統(tǒng)

11、設(shè)備制造與安裝成本。因?yàn)椋瑴夭畎l(fā)電技術(shù)無工作介質(zhì)、無運(yùn)動(dòng)部件，系統(tǒng)運(yùn)行成本將十分低廉。當(dāng)前，溫差發(fā)電器件在實(shí)驗(yàn)室條件下的熱電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到14以上，按照50的轉(zhuǎn)換因數(shù)計(jì)算，實(shí)際余熱回收系統(tǒng)的熱電效率可以達(dá)到7以上。按照40的余熱資源率計(jì)算，2006年溫差發(fā)電技術(shù)可為工業(yè)部門節(jié)省能源4900萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。利用溫差發(fā)電技術(shù)進(jìn)行工業(yè)余熱發(fā)電，可以提高能源利用率，降低成本，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)能夠減少污染物排放，改善環(huán)境。3.3汽車廢熱利用隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，車輛消耗的能源與日俱增，汽車的節(jié)能也越來越受關(guān)注。然而，以現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)指標(biāo)評(píng)估，燃油中60左右的能量沒有得到有效利用，絕大部分以余熱的形式排

12、放到大氣中，回收這些能量進(jìn)行循環(huán)利用作為一種最直接的節(jié)能方式越來越被大家所重視。因此利用溫差發(fā)電技術(shù)，回收汽車尾氣余熱發(fā)電是一個(gè)很好的節(jié)能途徑，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和良好的應(yīng)用前景。近年來，車用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱溫差發(fā)電技術(shù)發(fā)展很快，轉(zhuǎn)換規(guī)模在數(shù)十瓦至上千瓦之間在國(guó)外，GM、BMW、Nissan和Delphi等汽車業(yè)巨頭也都在作這方面的研究，他們使用價(jià)格昂貴的高溫?zé)犭姴牧咸嵘裏犭娹D(zhuǎn)換效率。BMW以高溫?zé)犭姴牧细采w發(fā)動(dòng)機(jī)外壁直接從發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體回收熱量，能夠回收十幾千瓦的能量。據(jù)介紹，高效回收的電能將會(huì)超出一輛汽車所需要的正常用電。多出來的這部分可以儲(chǔ)存作為汽車輔助動(dòng)力從而形成混合動(dòng)力區(qū)驅(qū)動(dòng)車輛，而這也是余熱回收

13、發(fā)電技術(shù)的最終目的。3.4其他分散熱源海洋溫差能，地?zé)崮艿茸匀粺岫际亲匀毁x予人類取之不盡的綠色能源，溫差發(fā)電技術(shù)能夠直接將上述的新能源轉(zhuǎn)化為電能。此外，利用人體與環(huán)境的溫差，或者利用人沐浴后浴缸中剩余水的余熱，也可以進(jìn)行溫差發(fā)電，提供個(gè)人電器的能量消耗。4溫差發(fā)電技術(shù)存在的問題及解決方法目前，溫差發(fā)電的效率一般為5%7%,遠(yuǎn)低于火力發(fā)電的40%。最主要的原因是熱電材料性能不理想，另一方面是發(fā)電器的匹配問題。4.1發(fā)電效率低及提高效率的途徑溫差電材料的Seebeck系數(shù)、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率不是彼此獨(dú)立的，它們都是載流子密度的函數(shù)。材料的Seebeck系數(shù)和電阻率均隨載流子密度的增大而減??；熱導(dǎo)率包括

14、品格熱導(dǎo)率和電子熱導(dǎo)率兩部分，而電子熱導(dǎo)率又通過Wiedemann-Franz定理與電導(dǎo)率相關(guān)聯(lián)?？梢姡瑴p小材料的品格熱導(dǎo)率是提高材料熱電性能的最有效的途徑。根據(jù)這一原則，目前提高溫差發(fā)電效率的主要途徑如下。（1）設(shè)計(jì)“電子晶體一聲子玻璃”輸運(yùn)特性的溫差電材料。所謂“電子晶體一聲子玻璃”是指使材料同時(shí)具有晶體和玻璃二者的特點(diǎn)，即導(dǎo)電性能方面像典型的晶體，有較高的電導(dǎo)率，熱傳導(dǎo)性能方面如同玻璃，有很小的熱導(dǎo)率。根據(jù)這一指導(dǎo)思想，Slack等提出設(shè)計(jì)一種化合物半導(dǎo)體，在這種化合物中，一個(gè)原子或分子以弱束縛狀態(tài)存在于由原子構(gòu)成的籠狀超大型空隙中，這種原子或分子在空隙中能產(chǎn)生一種局域化程度很大的非簡(jiǎn)諧

15、振動(dòng)，被稱為振顫子，這種振顫子有降低材料熱導(dǎo)率的作用。在特定溫度區(qū)間內(nèi)，材料熱導(dǎo)率可以通過調(diào)價(jià)振顫子的濃度、質(zhì)量百分比及其振顫頻率等參數(shù)進(jìn)行控制。填充方鈷礦化合物是這類材料的典型代表。（2）氧化物溫差電材料。氧化物熱電材料的最大特點(diǎn)是可以在氧化氣氛里、高溫下長(zhǎng)期工作，其大多無毒性，無環(huán)境污染等問題，且制備簡(jiǎn)單；制樣是在空氣中直接燒結(jié)即可，無需抽真空等，因而得到人們的普遍關(guān)注。自1997年日本早稻田大學(xué)的Terasaki發(fā)現(xiàn)NaCoO具有反常的熱電性能以來，人們就開始了對(duì)243d過渡金屬氧化物熱電性能的研究。目前研究發(fā)現(xiàn)，層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物NaCoO是一種很有前途的熱電材料，它具有高的電導(dǎo)

16、率、低的熱導(dǎo)率，同時(shí)24還具有很高的熱電動(dòng)勢(shì)。但溫度超過1073K時(shí)，由于Na的揮發(fā)限制了該材料的應(yīng)用。這加速了其它層狀結(jié)構(gòu)的過渡金屬氧化物作為熱電材料的研究。例如，具有簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)的三維過渡金屬氧化物NiO也可作為很好的熱電材料，摻雜Na和Li的NiO在1260K的高溫具有很高的熱電性能。在CaCoO。氧化物中通過225摻雜Bi而取代一部分Ca，即形成CBiCoO型氧化物，發(fā)現(xiàn)在7OOoC時(shí)其熱電性能顯著優(yōu)于NaCoO材料。24（3）功能梯度材料。在大溫差范圍內(nèi)，只有沿溫度梯度方向選用具有不同最佳工作溫度的溫差電材料，使之各自工作于具有最大熱電優(yōu)值的溫度附近，才能有效地提高其溫差發(fā)電效率。按

17、照這種設(shè)想設(shè)計(jì)的材料稱為功能梯度材料。功能梯度溫差電材料有兩種：一種是載流子濃度梯度溫差電材料，另一種是分段復(fù)合梯度溫差電材料。由于功能梯度材料能優(yōu)化溫差電材料性能，可大大提高溫差電器件的換能效率，因此，美國(guó)、日本等國(guó)對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。日本在載流子濃度梯度溫差電材料的研究方面做了較多工作，而美國(guó)目前在分段復(fù)合梯度溫差電材料的研究處于領(lǐng)先地位。（4）形成所謂“重費(fèi)米半導(dǎo)體”。Slack認(rèn)為UPtSb將是一種很有前途的溫差電材料，它與同類結(jié)構(gòu)CePtBi代表一種所謂重3費(fèi)3米4半導(dǎo)體，之所以稱為“重費(fèi)米半導(dǎo)體”是因?yàn)檫@類材3料載3流4子的有效質(zhì)量仿佛比普通半導(dǎo)體載流子的有效質(zhì)量大許多倍。因?yàn)榉?/p>

18、常大的載流子質(zhì)量，它們具有非常大的Seebeck系數(shù)，同時(shí)具有較強(qiáng)的聲子散射效應(yīng)。它們能隙的形成與鑭系和錒系元素f軌道電子狀態(tài)相聯(lián)系，這類材料包括CeLaLi，CeLaLn和CeLnCu等（5）準(zhǔn)晶材料。準(zhǔn)晶材料具有五重對(duì)稱性：這是晶體和非晶體都不允許存在的特性，它的費(fèi)米表面具有大量的小缺口，可利用溫度變化或缺陷破壞這些小缺口，進(jìn)而改變費(fèi)米表面的形狀，從而提高材料的Seebeck系數(shù)。此外，準(zhǔn)晶材料還具有一些優(yōu)良的物理性能，如耐腐蝕，抗氧化，高硬度，較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性和很好的發(fā)光特性等。準(zhǔn)晶材料可望發(fā)展成一類很有前途的新型溫差電材料。（6）填充式導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料。導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料具有價(jià)格低廉、

19、重量輕和柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)。利用導(dǎo)電聚合物的低熱導(dǎo)率和填充式方鉆礦的高電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)來制備高性能的溫差電材料，將有機(jī)和無機(jī)材料復(fù)合起來，可以得到能帶結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的復(fù)合材料，而復(fù)雜的能帶結(jié)構(gòu)正是高性能溫差電半導(dǎo)體材料的必要條件。盡管填充式方鉆礦材料的熱導(dǎo)率較低，但與半導(dǎo)體聚合物材料相比仍然較大。二者復(fù)合時(shí)，材料總的熱導(dǎo)率不但因有機(jī)物的存在而降低，而且由于大量的有機(jī)一無機(jī)界面的存在使聲子反射的機(jī)會(huì)增加，熱導(dǎo)率會(huì)進(jìn)一步降低。4.2匹配問題溫差發(fā)電器的輸出功率和發(fā)電效率與高溫端溫度:T），低溫端溫度（T）,溫hc差發(fā)電回路電流（I），負(fù)載電阻（R）,發(fā)電器內(nèi)阻（r）等因素密切相關(guān)。在不同條件下

20、，溫差發(fā)電器的性能差別較大。屈健等應(yīng)用有限時(shí)間熱力學(xué)理論對(duì)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的工作性能進(jìn)行了分析，得到溫差發(fā)電存在最佳參數(shù)工作區(qū)的結(jié)論。潘玉灼等采用非平衡態(tài)熱力學(xué)優(yōu)化控制理論分析溫差電模型，數(shù)值模擬結(jié)果表明最匹配參數(shù)工作條件下輸出功率和發(fā)電效率可分別提高39和20。發(fā)電器熱設(shè)計(jì)也是影響發(fā)電效率的重要因素。為了保持較高的溫差，往往在發(fā)電器低溫端增加散熱裝置，以使熱量及較高的溫差，往往在發(fā)電器低溫端增加散熱裝置，以使熱量及時(shí)散失。Chein研究指出當(dāng)器件熱阻大于散熱器最大熱阻時(shí)，散熱器將不能夠散走器件產(chǎn)生的熱量，因此與溫差發(fā)電器匹配的冷端散熱方式也是影響發(fā)電器性能的重要因素。目前主要的散熱方式有：風(fēng)

21、冷、液冷和相變散熱。風(fēng)冷又分為自然風(fēng)冷和強(qiáng)制風(fēng)冷。自然風(fēng)冷換熱器是一定形狀的翅片散熱器。熱阻大小與翅片密度、散熱器面積直接相關(guān)。目前溫差發(fā)電器中應(yīng)用較多的是強(qiáng)制風(fēng)冷，散熱器（如熱沉）與風(fēng)扇結(jié)合，低溫端熱量傳導(dǎo)到更大面積的翅片上，借助強(qiáng)制散熱將熱量散失到空氣中。熱阻取決于風(fēng)速，風(fēng)速越大，熱阻越小。強(qiáng)制風(fēng)冷可有效地提高散熱器的對(duì)流換熱系數(shù)，減小散熱面積，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，因而應(yīng)用廣泛。因液體的單位熱容較氣體大，因而液冷比風(fēng)冷有更好的冷卻效果，研究表明液冷換熱系數(shù)比自然風(fēng)冷散熱大1001000倍，熱阻大小主要與液體的流速有關(guān)，流速越大，熱阻越低。目前應(yīng)用的液體散熱方式主要有液體噴射冷卻、微通道液體冷卻和宏觀水冷管路冷卻。相變散熱是利用相變材料相態(tài)變化時(shí)吸收熱量來散熱。這種散熱方式適用于間歇式工作場(chǎng)合，目前研究最多的是帶相變熱虹吸管散熱。Esarte的研究結(jié)果表明帶相變熱虹吸管可明顯提高熱流在傳熱面的均勻性，減小熱阻，散熱較好。5溫差發(fā)電技術(shù)的展望溫差電器件取代傳統(tǒng)熱機(jī)，在很大程度上依賴于更高優(yōu)值系數(shù)的熱電材料的研究和開發(fā)。低維化、梯度化或元素?fù)诫s等方式都能有效提高熱電材料優(yōu)值，是目前熱電材料的研究方向。目前，利用聲子散射機(jī)制進(jìn)一步降低晶格熱導(dǎo)率是