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1、世,知,界,感,电,你是否了解温差发电、噪声发电，它们应用在那些场合？是否具有推广前景？,1,2,3,4,5,6,目录,研究背景,温差、噪声发电原理,国内外温差、噪声发电技术进展状况,温差、噪声发电的利用,结语,致谢,温差发电,随着世界能源危机、环境污染的日益加剧、 人口的迅猛增长，人类对能源的需求日益增加， 迫切需要一种新型能源来替代传统能源。,随着科技的进步更多的新型能源得以发现研究和发展,温差发电技术是一种绿色环保发电方式，它可以合理利用太阳能、地热能、海洋热能、工业余热等低品位能源转化成电能。,发展背景,温差发电,温差发电是一种新型的发电方式，它是利用塞贝克效应将热能直接转换为电能，当
2、两种不同金属（或半导体）连接成一个闭合回路，将它们的接点放到两个温度不同的地方，则总的热电效应（又称温差电效应）将同时发生的四种不同效应：塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应（Thomson effect）、焦耳效应（Joule effect）。其中，前三种效应是电和热可以相互转换的可逆效应。而另外一种效应即焦耳效应则是不可逆效应。这四种效应构成了温差电研究的理论基础。,塞贝克效应,塞贝克（Seeback）效应，又称作第一热电效应，它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。,在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热
3、电流。 塞贝克效应的实质在于两种金属接触时会产生接触电势差，该电势差取决于金属的电子逸出功和有效电子密度这两个基本因素。 半导体的温差电动势较大，可用作温差发电器。 （见右图）,由于两种金属接触时本身会产生接触电势差，若T1比T2温度高，由于温度越高金属电子的能量越高，逸出的越多，所以T1处有电子像T2方向逸出形成如图所示的电流。 T2端不断放热，T1端不断吸热，使电子不断逸出，和前面接触电势差一样产生一个温差电动势，进而在金属中产生如图所示的电流，即热电流。,最基本的半导体温差发电器件是由P、N两种类型不同的半导体温差电材料经电导率较高的导流片串联并将导流片固定于导热系数较小的陶瓷片上而成。
4、下图所示的是一个最简单、最基本的温差电器件。当在器件的两端建立一个温差，根据塞贝克效应，将产生一个电压，若将回路中接入负载电阻，则将有电流流过,电流方向在N极中由冷端流向热端，P极中由热端流向冷端。整个过程中还伴随着其它可逆的热电应和不可逆的热效应。,温差发电原理,技术分布现状,国内研究进展国内在温差发电方面的研究起步相对较晚，主要集中在理论和热电材料的制备等方面的研究。陈金灿课题组从20世纪80年代开始对温差发电器的基础理论进行研究，对温差发电器的性能进行优化分析，得到很多有意义的成果。屈健等研究了不可逆情况下发电器的输出功率和效率随外部条件的性能变化规律。李玉东等提出从火用的角度对低温差下
5、发电器的工作性能进行分析。贾磊等提出低温及大温差工况下汤姆逊热对输出功率的影响不可忽略的观点。贾阳等建立温差发电器热电耦合分析模型,以数值计算的方法分析了热电材料物性参数及其变化对发电器工作特性的影响等等。,国内 分部,国外 分部,技术分布现状,1821年Seebeck发现塞贝克效应以来，国外对温差发电进行了大量的研究，1947年，第一台温差发电器问世效率综述仅为1.5%，在随后的几十年中温差发电机成功用于航天飞机、军事和远洋探索上，20世纪80年代初，美国又完成5001000W军用温差发电机的研制同时日本武装部队开展了一列以“固体废物燃烧能源回收研究计划”为题的政府计划，研究用于固体废物焚烧
6、炉的废热发电技术，将透平机和温差发电机结合，实现不同规模垃圾焚烧热的最大利用。2006年，BSST的科学家和BMW联合宣布，商用的汽车温差发电器将于2013年投入使用。Douglas等针对热源动态变化情况，设计出多模块交互回路温差发电器，在相同热源下，输出功率最大提高25%。技术进步将大幅度降低发电成本，增加其竞争能力。日本、法国、比利时等国已经建成一些海水温差发电站，功率从100千瓦至10000千瓦不等。,在宇宙飞船上使用以各种放射性同位素为热源的温差发电装置。,放射性同位素温差发电机放在深海中为无线电信号转发系统供电.,液体燃料温差发电器，供夜视装置、雷达、导航设备、电台和指挥系统使用,应
7、用,节能效果明显 ，例如能将机器 、汽车等处的热量转化为电力资源,相对成本低 ：单个热电模块需要100到250元，相对于太阳能热发电及工业余热发电中的汽轮机等运动部件的成本来说是微不足道的。,热电模块体积小、结构简单，安装方便，这些优势都有助于低品位能量利用的普及推广。,优点,应用前景,长久以来， 因为受到生产成本和转换效率的限制， 温差电技术的应用一直局限于高科技和军事、航天领域. 最近， 由于化石能源数量的日益减少和化石能源燃烧所引起的环境恶化问题的逼近， 人们意识到利用低品位和废热进行发电对解决环境和能源问题的重要性. 另外， 可供使用的热源,的广泛性和廉价性大大增强了温差发电方式的商业
8、竞争性. 我们知道， 发电成本主要由运行成本和设备成本组成. 运行成本取决于转换效率和原料， 设备成本决定于产生额定输出电力的装置. 虽然热电转换模块的成本很高， 但由于利用低品位和废热发电的原料费用极少， 几近为零， 运行成本很,低， 因此发电总费用降低， 使得温差发电可与现存发电方式进行商业竞争. 近几年许多国家在发展温差发电。如日本开展了以“固体废物燃烧能源回收研究计划”为题的政府计划， 研究用于固体废物焚烧炉的废热发电技术， 将透平发电机和温差发电机结合起来，实现不同规模垃圾焚烧热的最大利用， 使垃圾真正成为可供利,用的资源. 继日本之后， 2003年11月美国能源部宣布资助太平洋西北
9、国家实验室、密西根技术大学、匹兹堡PPG 工艺有限公司等单位， 重点支持他们在高性能热电转换材料和应用技术方面的开发， 其主要应用对象是工业生产中的尾气热和其他构件中的废热和余热利用.,噪声发电,发展背景,噪声作为一种公众环境污染，为人们深恶痛绝，人们试图通过各种方法去加以解决。但以前的噪声研究多是噪声的控制和吸声降噪方面。近年来世界各国对噪声的利用有了一定的研究，例如噪声除尘、噪声克敌等。 我国对于声能的研究也获得了令人注目的成就，并且在生活中声能已有很多应用， 如利用超声波加工 、清洗、焊接等；但在噪声利用方面还处于研究试验阶段。基于以上现状，对噪声利用的研究是很有必要的。由此开始了噪声发
10、电的研究。,。,噪声发电原理,一提到噪声,人们往往避而远之.其实,噪声不仅是一种污染源,也是一种能量.那么,这些噪声能量能否加以利用呢?回答是肯定的.采用声电转换装置就可以将噪声能量收集起来转换成电能加以利用.最简单的声电转换装置就是我们通常所说的“话筒”.话筒可以将声音信号转换成电信号.常用的话筒有许多种,如动圈式、电容式、压电式等.动圈式话筒是依据电磁转换原理制成的,当音圈在环形磁铁的磁场里做切割磁力线运动时,便会产生感生电压.话筒中的音膜与音圈联成一体,音膜在声波的作用下带动音圈一起振动.就会产生相应的电信号.研究中的噪声发电装置其原理也是将声能转换成电能,因此结构上大多类似于话筒,只不
11、过特别增加了声能的收集装置.一般而言,声能发电系统是由声能收集装置和换能器两部分组成. 这就需要声能转换材料，如锆钛酸铅陶瓷等。,韩国研究人员利用人耳吸收声波的原理,制造出了仿照人耳吸收声音的鼓膜噪声发电机.研究人员将这种发电机命名为“声雷”。它可以将噪声冲击波造成的仿生鼓膜的振动能转化为化学能储存起来,当它与电器相连时就可释放出电能。显然，把装有这种“声雷”发电机的隔音墙建在公路、高铁两侧，既能吸收交通噪声，又能将噪声能转化成电能，满足公路照明灯、信号指灯的用电需要。,众所周知，机场的噪声很大，尤其是在跑道附近。为此，台湾设计师周宏威设计了一款利用飞机起降的巨大轰鸣声来发电的跑道指示灯。指示
12、灯内部设有专门的噪声发电装置，能将飞机起降的噪声转化成电能供指示灯发光。在指示灯底部有一个三角支架，可以防止雨水的侵袭，还可以方便工作人员检修。指示灯的外部还设有一个小的显示屏，显示指示灯的一些资料信息。,实用性,美好展望,随着社会的高速发展，噪声污染势必成为我们无法回避的问题。如果能够将控制噪声和利用噪声的各项措施巧妙地结合起来，可能会取得意想不到的效果。噪声发电就是一项有益的尝试，它开辟出一种另类的新能源，可以补充日益匮乏的能源。不过，噪声发电的应用在技术方面尚不够完善，而且存在高投入低产出的问题等，有待研究人员进一步完善。我们相信，只要积极探索，不断攻克难关，一定能够化害为利，迎来噪声发电的美好明天。,SMILING,谢谢大家,
