溫差電池原理

　　溫差電池，就是利用溫度差異，使熱能直接轉化為電能的裝置。溫差電池的材料一般有金屬和半導體兩種。用金屬制成的電池賽貝克效應較小，常用于測量溫度、輻射強度等。這種電池一般把若干個溫差電偶串聯(lián)起來，把其中一頭暴露于熱源，另一個接點固定在一個特定溫度環(huán)境中，這樣產(chǎn)生的電動勢等于各個電偶之和，再根據(jù)測量的電動勢換算成溫度或強度。例如，我們在日常生活中常用它來測量冶煉及熱處理爐的高溫。

　　溫差電技術研究始于20世紀40年代，于20世紀60年代達到高峰，并成功地在航天器上實現(xiàn)了長時發(fā)電。當時美國能源部的空間與防御動力系統(tǒng)辦公室給出鑒定稱，“溫差發(fā)電已被證明為性能可靠，維修少，可在極端惡劣環(huán)境下長時間工作的動力技術”。近幾年來，溫差發(fā)電機不僅在軍事和高科技方面，而且在民用方面也表現(xiàn)出了良好的應用前景。

　　溫差電池的應用

　　最早的溫差發(fā)電機于1942 年由蘇聯(lián)研制成功，發(fā)電效率為1.5%~2%。之后一些特殊 領域對電源的需求大大刺激了溫差電技術的發(fā)展。從20 世紀60 年代開始陸續(xù)有一批溫差電技術的發(fā)電機成功運用于航天飛機、軍事和遠洋探索。近幾年隨著科學技術的 不斷進步，溫差發(fā)電機正逐漸拓寬其應用領域，不僅在軍事和高科技方面，而且在民用 方面也表現(xiàn)出良好的義勇前景，隨著能源與環(huán)境危機的日益逼近，科學家在利用低品位 與廢能源發(fā)電方面加大了研究力度，部分研究成果已步入產(chǎn)業(yè)化。

　　遠程空間探索

　　自從 1969 年阿波羅號飛船成功登陸月球，人類對太空的探索一直不斷深入地進行 中。隨著探索空間的拓展，對太空中應用的電池也提出了較高的要求。太陽能電池在遠 離太陽、黑暗、冰冷和空洞的世界里很難發(fā)揮作用。使用熱源穩(wěn)定、結構緊湊、性能可 靠、壽命長的放射性同位素溫差發(fā)電系統(tǒng)成為理想的選擇。利用溫差電技術，一枚硬幣 大小的放射性同位素熱源能夠提供長達二十年以上的連續(xù)不斷的電能，這是其他任何一 種熱能源技術所不能比擬的。而且溫差發(fā)電系統(tǒng)擁有更誘人的體積和重量。這使得發(fā)電 機的重量大大的減小，完全可以滿足飛船在航行、通訊和科學一起使用方面的所有用電 要求。

　　軍事

　　為滿足陸軍對電源系統(tǒng)的特殊要求---輕便、靈活、充電方便等，從1999 年開始， 美國能源部啟動了“能源收獲科學與技術項目”，研究利用溫差發(fā)電模塊，將士兵的體 熱收集起來用于電池充電。其近期目標是實現(xiàn)對 12 小時的作戰(zhàn)任務最少產(chǎn)出 250 瓦小 時的電能，目前該研究項目取得了多項研究成果。

　　遠距離通訊、導航和設備保護

　　溫差電技術性能穩(wěn)定、無需維護的特點使其在發(fā)電和輸送點困難的偏遠地區(qū)發(fā)揮著 重要的作用。已用于基地、沙漠、森林等無人地區(qū)的微波中繼電站電源、遠地自動無線 電接收裝置和自動天氣預報站、無人航標燈、油管的陰極保護等。

　　小功率電源

　　體積小、重量輕、無振動、無噪音使溫差發(fā)電機非常適合用作小功率電源（小于5W）， 在各種無人監(jiān)視的傳感器、微笑短程通訊裝置以及醫(yī)學和生理學研究用微小型發(fā)電機、 傳感電路、邏輯門和各種糾錯電路需要的短期微瓦、毫瓦級電能方面，溫差技術均可發(fā) 揮其獨特的作用。

　　溫差電傳感器

　　最近，基于熱電轉化材料的 Seebeck 效應，許多新興的溫差電傳感器被研制成功， 并用于低溫溫度測量、單像素紅外線和X 射線探測、氫氣和其他可燃氣體泄漏檢測等