溫差電具體應(yīng)用

溫差電偶又稱熱電偶，是通過(guò)測(cè)量溫差電動(dòng)勢(shì)來(lái)測(cè)量溫度的重要器件。實(shí)驗(yàn)和理論證明，若在兩種金屬A和B間串接第三種金屬導(dǎo)體C，且C的兩端保持同一溫度T0，則溫差電動(dòng)勢(shì)與C的材料無(wú)關(guān)，這一特性使溫差電偶便于同其他測(cè)量?jī)x器（如電位差計(jì)）相連以測(cè)定電動(dòng)勢(shì)。

溫差電偶的測(cè)溫范圍很廣，可在-200～2000℃范圍內(nèi)使用，從液態(tài)空氣的低溫到煉鋼爐中的高溫均可用溫差電偶測(cè)定。溫差電偶的測(cè)溫靈敏度和準(zhǔn)確度很高，可達(dá)10-3K以下，特別是鉑和銠的合金制成的溫差電偶穩(wěn)定性很高，常用作標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)。

溫差電偶的測(cè)溫端的面積和熱容量均很小，可測(cè)量小范圍內(nèi)的溫度或微小熱量，這對(duì)研究金相變化、化學(xué)反應(yīng)和小生物體的測(cè)溫等有重要意義。

將溫差電偶的測(cè)溫端封裝在真空管內(nèi)，并在端點(diǎn)焊上涂黑的金屬片，可更有效地吸收輻射熱，靈敏度也大大提高，是測(cè)定光輻射和紅外線的重要檢測(cè)器件。把許多溫差電偶串接起來(lái)成為溫差電堆，可增大溫差電動(dòng)勢(shì)，從而提高測(cè)溫靈敏度。

溫差電偶材料有銀 和鉍、錳和銅鎳合金、銅和銅鎳合金、 鉍和鉍錫合金等。用若干對(duì)溫差電偶串聯(lián)（或并聯(lián)）還可制成溫差發(fā)電器 。

制作溫差發(fā)電器要求其熱冷結(jié)點(diǎn)溫度 （T_b、T_c）間差值盡可能增大，溫差電材料的品質(zhì)因素Z（為溫差電動(dòng)勢(shì)率、 電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的函數(shù)）盡量高。

不同溫度下的最佳溫差發(fā)電材料不同： 300℃以下P型為Bi₂Te₃-Sb₂Te₃；N 型為Bi₂Te₃-Bi₂Se₃; 300～600℃下有 PbTe、PbTe-SnTe、PbTe-PbSe、GeTe 及AgSbTe等；600～1000℃下有 GeSi合金和MnTe等。

溫差發(fā)電器可利用固、液、氣態(tài)燃料及太陽(yáng)能、核能、 廢能等多種能源，適用作衛(wèi)星、海上燈塔等的電源。利用珀耳帖效應(yīng)可制作溫差電致電器。目前所用材料均為半導(dǎo)體，性能最好的為以Bi₂Te₃為基的固溶體材料。

半導(dǎo)體致冷器無(wú)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、無(wú)致冷劑、無(wú)噪音、可小型化， 且改變電流方向變致冷為加熱，是理想的無(wú)污染致冷器，可用于冰箱、冷藏箱、冷飲器、冷熱箱及科學(xué)測(cè)試儀器中降溫和醫(yī)學(xué)設(shè)備中冷凍。

具有顯著溫差電效應(yīng)的材料。在固態(tài)或液態(tài)導(dǎo)體中存在三種不同溫差電效應(yīng)：塞貝克效應(yīng)、珀耳帖效應(yīng)和湯 姆森效應(yīng)。有不同效應(yīng)的材料可具有 不同用途。

溫差電塞貝克效應(yīng)

為把兩種不同導(dǎo)體連接成閉合回路，若其兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度(T₁和T₂)不同時(shí)，回路中就產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。引起電流產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱溫差電動(dòng)勢(shì)。

溫差電珀耳帖效應(yīng)

為塞 貝克效應(yīng)的逆效應(yīng)，即當(dāng)電流通過(guò)兩 種不同導(dǎo)體組成的回路時(shí)，其中一結(jié) 點(diǎn)處吸熱，而另一結(jié)點(diǎn)處放熱。

溫差電湯姆森效應(yīng)

是當(dāng)電流通過(guò)有溫度梯度的均勻?qū)w時(shí)，導(dǎo)體中除了不可逆焦耳熱外， 還要吸收或放出一點(diǎn)熱量。利用塞貝克效應(yīng)可對(duì)輻射能量進(jìn)行測(cè)定，制成 絲狀溫差電偶和將若干對(duì)電偶串聯(lián)組成溫差電堆，已廣泛用于光譜、遙感和 激光等技術(shù)領(lǐng)域。

亦稱熱電效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或?qū)щ婎愋筒煌陌雽?dǎo)體按附圖聯(lián)接時(shí)，如兩結(jié)點(diǎn)的溫度不同而在兩結(jié)點(diǎn)間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。1821年由德國(guó)物理學(xué)家塞貝克首先發(fā)現(xiàn)，故又名塞貝克現(xiàn)象。

兩端相接產(chǎn)生的電流稱溫差電流（舊稱熱電流）。在溫差電現(xiàn)象中，金屬（或半導(dǎo)體）的性質(zhì)可排成序列，稱溫差電序（舊稱熱電序）。從序列中任取兩種金屬制成溫差電元件時(shí)，在溫度高的結(jié)點(diǎn)電流從序列前位的金屬流向序列后位的金屬。幾種常見(jiàn)金屬的溫差電序如下：

鉍—鎳—鈷—鉀—銣—鈣—鈀—鈉—汞—鉑—鉭—鋁—錳—鉛—錫—銫—鎢—鉈—銦—銥—銀—錸—銅—金—鎘—鋅—鉬—鈰—鋰—鐵—銻—鍺—碲—硒

金屬的溫差電效應(yīng)較小，常用以對(duì)溫度的測(cè)量和控制（如溫差電偶溫度計(jì)）；半導(dǎo)體的溫差電效應(yīng)較大，可用以制造溫差發(fā)電器。1834年法 國(guó)科學(xué)家珀耳帖發(fā)現(xiàn)，如有電流流過(guò)上述閉合 電路，則在一結(jié)點(diǎn)處會(huì)變冷（放熱），另一結(jié)點(diǎn)處 會(huì)變熱（吸熱），這種現(xiàn)象稱為珀耳帖效應(yīng)。半 導(dǎo)體的珀耳帖效應(yīng)比較顯著，可用來(lái)制造致冷器。

海水溫差發(fā)電技術(shù)，取代火力發(fā)電、風(fēng)電與光伏的太陽(yáng)能技術(shù)，風(fēng)電與光伏的太陽(yáng)能提供間歇性電能，對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行沖擊很大，接入電網(wǎng)還需要傳統(tǒng)能源給它調(diào)峰。

海水溫差發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)

海水溫差發(fā)電設(shè)備制造中采取全新技術(shù)，解決了海水抽取中腐蝕性及高能耗難題、換熱器體積龐大的問(wèn)題，取消了工質(zhì)回流泵，減少設(shè)備自身能耗，增加能量輸出，并在汽輪機(jī)上采取了全新技術(shù)，使機(jī)構(gòu)效率更高，體積更小，制造成本及制造的技術(shù)難度降到最低。

海水溫差發(fā)電技術(shù)區(qū)別

海水溫差發(fā)電設(shè)備的工作循環(huán)方式：液態(tài)低沸點(diǎn)工質(zhì)加熱汽化產(chǎn)生高壓蒸汽沖擊汽輪機(jī)發(fā)電，再由冷源冷卻液化，但取消了把液化工質(zhì)泵送到原來(lái)加熱處這一環(huán)節(jié)（現(xiàn)美國(guó)、日本及國(guó)內(nèi)研究海水溫差發(fā)電的技術(shù)都有這一工作環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)把汽輪機(jī)發(fā)出的電能大部分約（60-70%，與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)）消耗掉，這樣整個(gè)機(jī)組向外送不出多余的電能），該技術(shù)專利在申請(qǐng)中 。

在20度的溫差狀態(tài)下，低溫工質(zhì)在飽和狀態(tài)下，體積只能膨脹3倍左右，就相當(dāng)于1體積膨脹到3體積產(chǎn)生3N的能量，如果汽輪機(jī)效率為80%，則汽輪機(jī)輸出能量為2.4N，而膨脹后的工質(zhì)冷卻到原來(lái)的1體積，被工質(zhì)泵泵回到加熱器里去，它需要消耗1N的能量，假如泵的效率是66%的話，則泵要消耗約1.5N的能量，這樣機(jī)組只能輸出2.4N-1.5N=0.9N的能量，再加上抽冷、熱海水消耗的能量，整個(gè)機(jī)組輸出能量就很微少，根本沒(méi)有什么商業(yè)價(jià)值----這就是現(xiàn)有美國(guó)日本在研究的海水溫差發(fā)電不能商業(yè)化的原因。

溫差電偶又稱“熱電偶”。是利用溫差電現(xiàn)象制成的一種元件。利用兩種能產(chǎn)生顯著溫差電現(xiàn)象的金屬絲（如銅和康銅）a、b焊接而成。

其一端置于待測(cè)溫度t處，另一端(冷端)置于恒定的已知溫度t"_blank" href="/item/溫差電動(dòng)勢(shì)">溫差電動(dòng)勢(shì)，可由電流計(jì)g直接讀出待測(cè)溫度值。 溫差電偶的主要用途是測(cè)量溫度。它的特點(diǎn)是測(cè)量范圍廣（-200℃～2000℃），靈敏度高，穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高。常用的溫差電偶有銅-康銅熱電偶（測(cè)300℃以下溫度）、鎳鋁-鎳鉻熱電偶（測(cè)1300℃以下溫度）、鉑-鉑銠熱電偶（測(cè)1700℃以下溫度）、鎢-鈦熱電偶（測(cè)2000℃以下溫度）。

溫差發(fā)電器的主要性能參數(shù)包括：開(kāi)路電壓、輸出電功率、效率、功率衰減率、重量、體積、重量比功率和可靠性等等。

溫差發(fā)電器開(kāi)路電壓

溫差發(fā)電器的開(kāi)路電壓，指溫差發(fā)電器負(fù)載開(kāi)路時(shí)發(fā)電器輸出端的電壓。符號(hào)ε，單位V

溫差發(fā)電器輸出電功率

溫差發(fā)電器的輸出電功率 ，等于負(fù)載上的電壓和回路電流的乘積。

溫差發(fā)電器溫差發(fā)電器的效率

指熱電轉(zhuǎn)換效率，定義為溫差發(fā)電器的輸出電功率與輸入熱功率之比。

溫差發(fā)電器壽命和功率衰降率

溫差發(fā)電器是一種長(zhǎng)壽命的電源。其壽命一般可達(dá)幾年到十幾年。溫差發(fā)電器的壽命規(guī)定為溫差發(fā)電器從正常工作到輸出功率衰降到低于額定功率值一刻的時(shí)間。

溫差發(fā)電器的功率衰降率，指的是單位時(shí)間內(nèi)溫差發(fā)電器輸出功率衰降的百分?jǐn)?shù)。

溫差發(fā)電器重量比功率

溫差發(fā)電器重量比功率定義為溫差發(fā)電器的輸出功率與溫差發(fā)電器總重量之比值。