温差发电器工作原理

温度这个名词是因为我们天天听得到，所以不去问什么是温度的实质。温度是指一定环境下物体内分子或原子热运动的“速度”。比如气温就是指气体分子的运动速度。不过他们的运动是“热”运动，没有固定的方向，或者说物体内由于分子相互碰撞，能量相互传递，方向时时因碰撞而改变。故物体内分子运动很快达到同一运动速度“状态”。

再说温度传递。两片具有温差的物体接近时，有两种方式可以形成“热”传递。或者说形成分子运动速度传递。第一是分子碰撞，温度低的速度慢，能量低。温度高的速度快。两者结合再一起，最终形成“中和”。

第二种是“热辐射”，说到底就是“电磁辐射”。只是这种电磁辐射的波长要比可见光长一些，但温度高时发出的辐射就是“可见光”了。所以说在空间内“电磁辐射”是能量传递的最基本形式。物体只要在绝对零度以上就能向外界发射“电磁辐射”线。只是不同物体在不同温度下，电磁辐射的强度不同。温差就是指两种物体在接触时电磁辐射强度有差别。即物体间存在电磁场强度差别，即存在“电位差”或者说存在“电动势”，导线可以理解为“等势体”。这样温度不同的物体间接一导线，有“电流”产生就好理解了。“温差发电”就不奇怪了。

1、温差发电器是利用塞贝克效应，将热能直接转换成电能的一种发电器件。将一个p型温差电元件和一个n型温差电元件在热端用金属导体电极连接起来，在其冷端分别连接冷端电极，就构成一个温差电单体或单偶。在温差电单体开路端接入电阻为RL的外负载，如果温差电单体的热面输入热流，在温差电单体热端和冷端之间建立了温差，则将会有电流流经电路，负载上将得到电功率I2RL，因而得到了将热能直接转换为电能的发电器。

Angel- RTG结构示意图

2、当发电器工作时，为保持热接头和冷接头之间有一定的温度差，应不断地对热接头供热，而从冷接头不断排热。热接头所供给的部分热量被作为珀尔帖热吸收了，另一部分则通过热传导传向冷接头。排出的热量应为冷接头放出的珀尔帖热和从热接头传导来的热量之和。对于上述接头的热平衡，还应加上汤姆逊热和被导体释放的焦耳热。设在系统中所产生的焦耳热I2Ri中有一半传到热端，另一半由冷端放出，热源所消耗的热量是珀尔帖热Ph、由于热传递迁移到冷端的热PT和交还给热源的焦耳热 三部分组成， 即为温差电单体的热电转换效率是有用功率与热源所消耗的热量之比。要想得到优值高的温差电材料，只有提高其塞贝克系数和电导率，降低其热导率。但是塞贝克系数、电导率和热导率都在不同程度上依赖于载流子浓度和迁移率，互相是关联的。