溫差發電器
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中文名溫差發電器性 質一種靜態的固體器件熱 點成為空間電源研發特 點工作時無噪聲，而且無須維護原 理半導體的溫差電動勢較大
概述
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由于半導體的溫差電動勢較大因此大都用它來制作溫差發電器，它是一種新型的電子器件，無噪音、無污染、能量可高效轉換的特點，預示著一場制冷技術革命的開始，溫差發電，因為在我們的周圍有著太多的“余熱”可以利用，廢汽熱、廢水熱、廢火熱、太陽熱等等；在能源日益緊張的今天，我們溫差發電的愿望更加強烈。它的出現使任意相態的物質、任意局部環境的溫度的智能化、數字化、程序化控制，成為可能。想冷，即冷；想熱，即熱。溫度的控制，對于我們隨心所欲。
發展歷史
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1、1821年德國科學家塞貝克（T.J. Seebeck）發現了塞貝克效應，迄今已經快200年了。第二次世界大戰末發現半導體材料后，掀起了探索溫差電材料和器件的熱潮，促進了溫差電理論和技術的發展。二十世紀五十年代末六十年代初，空間技術飛速發展，急需一種長壽命、抗輻照的電源。
2、1960年代初就有一批放射性同位素溫差發電器（Radioisotope Thermoelectric Generator，英文縮寫為 RTG）成功地應用于空間、地面和海洋。1963年美國將一個輸出電功率2.7W的同位素溫差發電器Snap3用在軍用導航衛星上。1969年到1972年美國人將5個Snap27同位素溫差發電器[1] 成功地放在月面上作為月面科學儀器供電電源。
3、常規的溫差發電器的熱電轉換效率還不到10%。與其它化學和物理電源電源相比，溫差發電器的效率確實還較低。但是，溫差發電器具有其它電源尚不具備的優點，如壽命很長，應用環境和使用熱源不受限制，特別是它可以利用所謂低級熱發電－如工業廢熱、垃圾燃燒熱、汽車排氣管的余熱以及太陽熱、地熱、海洋熱能等，一直吸引著人們的青睞。1990年起，出于環境保護和經濟可持續發展的需要，許多國家的政府和公司投入資金用于開發溫差電技術，在全球范圍內又一次掀起了研發這種綠色電源的熱浪。
4、目前RTG是月球表面和深太空航天器的首選電源。RTG也可以用作海上浮標、聲納的電源，或極地、邊界的軍用隱蔽電源、預警系統電源。天然氣燃料溫差發電器已經在世界許多國家的輸油、輸氣管線、通訊網絡上獲得了應用。
測試系統
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GPHS-RTG的結構
2、本系統測量的是整個溫差發電器的熱電性能，測得的數據直接反映了溫差發電器整體性能，還具有結構簡單，適應性強等特征。
3、溫差發電器熱電性能測試系統，其特征在于，它含有： 電加熱熱源單元：緊貼在溫差發電器的熱端面，為溫差發電器的熱端面加熱； 循環冷卻水回路熱阱單元：緊貼在溫差發電器的冷端面、為溫差發電器的冷端面降溫； 數據采集和數據處理單元：采集溫差發電器熱端面和冷端面溫度，溫差發電器輸出的電流和電壓，循環冷卻水回路熱阱單元的流量、液溫，將上述數據進行處理和分析，并輸出控制信號到所述電加熱熱源單元。
主要分類
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2、放射性同位素溫差發電器(RTG)是將放射性同位素（如Pu-238, Sr-90,Po-210等）的衰變熱能直接轉換成電能的溫差發電器。
3、核反應堆溫差發電器是將原子能反應堆中燃料裂變產生的熱能直接轉換成電能的溫差發電器。
4、烴燃料溫差發電器，燃燒氣體烴燃料或液體烴燃料產生的熱能直接轉換成電能的溫差發電器。
5、低級熱溫差發電器，將各種形式的低溫熱能（包括余熱、廢熱）直接轉換成電能的溫差發電器。
6、按工作溫度來分類，溫差發電器可分為高溫溫差發電器、中溫差發電器和低溫溫差發電器三大類。高溫溫差發電器，其熱面工作溫度一般在700℃以上，使用的典型溫差電材料是硅鍺合金（SiGe）;中溫溫差發電器，其熱面工作溫度一般在400℃～500℃，使用的典型溫差電材料是碲化鉛（PbTe）; 低溫溫差電器， 其熱面工作溫度一般在400℃以下，使用的典型溫差電材料是碲化鉍（Bi2Te3）。
工作原理
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1、溫差發電器是利用塞貝克效應，將熱能直接轉換成電能
Angel- RTG結構示意圖
的一種發電器件。將一個p型溫差電元件和一個n型溫差電元件在熱端用金屬導體電極連接起來，在其冷端分別連接冷端電極，就構成一個溫差電單體或單偶。在溫差電單體開路端接入電阻為RL的外負載，如果溫差電單體的熱面輸入熱流，在溫差電單體熱端和冷端之間建立了溫差，則將會有電流流經電路，負載上將得到電功率I2RL，因而得到了將熱能直接轉換為電能的發電器。
Angel- RTG結構示意圖
2、當發電器工作時，為保持熱接頭和冷接頭之間有一定的溫度差，應不斷地對熱接頭供熱，而從冷接頭不斷排熱。熱接頭所供給的部分熱量被作為珀爾帖熱吸收了，另一部分則通過熱傳導傳向冷接頭。排出的熱量應為冷接頭放出的珀爾帖熱和從熱接頭傳導來的熱量之和。對于上述接頭的熱平衡，還應加上湯姆遜熱和被導體釋放的焦耳熱。設在系統中所產生的焦耳熱I2Ri中有一半傳到熱端，另一半由冷端放出，熱源所消耗的熱量是珀爾帖熱Ph、由于熱傳遞遷移到冷端的熱PT和交還給熱源的焦耳熱 三部分組成， 即為溫差電單體的熱電轉換效率是有用功率與熱源所消耗的熱量之比。要想得到優值高的溫差電材料，只有提高其塞貝克系數和電導率，降低其熱導率。但是塞貝克系數、電導率和熱導率都在不同程度上依賴于載流子濃度和遷移率，互相是關聯的。