手机微信:13704813968

神奇的热电材料——利用温差的热电发电技术

晨怡热管 黄志诚、张学明 2008/3/25 20:41:14

在生活四周有许多耗费能源所生成、却又被废弃的热能,例如:汽车燃烧后排气、工厂加热后又将废热排放等等。如果能将这些热能善加利用,即可成为再次使用的能源,而热电材料与技术,就是利用温差来发电的关键。
现在市面上有一种移动型冰箱,使用於旅行郊游时冰冻饮料及食品保存等。这种冰箱的特色除了方便携带外,它并不使用压缩机,没有噪音,天气冷时还可摇身一变成为保温器,喝热腾腾的汤汁。隐身在这种冰箱后的核心技术,就是裡面的热电材料(thermoelectric)。
热电材料的应用很神奇,它通入电流之后会產生冷热两端,故可以用来冷却也可以用来保温。而如果同时在两端接触不同温度时,则会在内部迴路形成电流,温差越大產生的电流越强,这就啟发了一种新思维:用热电材料接收外界热源来產生电力。这种概念并不是空中楼阁,目前日本和德国都已开发出利用人体体温与外界环境温度差异,进而產生电力来驱动手錶。
原理与用途
热电材料的开发是1821年德国物理学家T.J.Seebeck发现,二种不同导体所组成封闭电路其二端接点温度不同时,迴路中就產生电流。起初的双金属材料由於其效应微弱,只能被利用做为温度、辐射能量测用的双金属电偶等开路电压量测,如在工厂和实验室中普遍使用的热电偶(thermocouple)温度计,即是热电原理应用的典型例子。至1950年代末,某些半导体材料的高热电效应被发现后,其实用价值才获得重视。其原理主要是用二种半导体材料取代双金属,由Seebeck效应并利用供应之热源造成温度差產生电流,利用正(P)型半导体与负(N)型半导体串联组成之热电发电元件。

责任编辑: banye 参与评论