一种基于汽车尾气余热的温差发电器设计应用
汽车排气余热采暖技术研究及应用
汽车排气余热采暖技术研究及应用随着汽车排放标准的日益严格，节能减排已经成为了汽车工业发展的必然趋势。
近年来，汽车排气余热采暖技术得到了越来越多的关注和研究，被认为是一种高效、经济的供暖方式。
汽车排气余热采暖技术是利用汽车排放的废气热量进行加热供暖的一种直接利用技术。
在汽车引擎燃烧过程中，会产生大量的废气排放。
而这些废气中所含有的热量可以被利用，通过采暖设备进行加热供暖，达到节能减排的目的。
这一技术的原理和应用与热泵、地源热泵等传统的采暖方式有很大的不同。
汽车排气余热采暖技术的优点主要包括以下几个方面：首先，这种供暖方式非常节能，可以利用汽车排放废气中所含有的热能进行加热供暖。
这不仅可以节约大量传统能源的使用，还可以减少二氧化碳等有害物质的排放，对环境有着重要的意义。
其次，这种供暖方式非常便捷。
可以直接在汽车上安装采暖设备，将废气中的热能传输到采暖设备中。
这样，用户可以随时随地地进行供暖，不需要依赖传统的供暖设备和能源。
再次，这种供暖方式非常经济。
因为废气中所含的热量是汽车在运行过程中自身产生的，所以无需另外花费能源和费用进行加热。
而且，这种供暖方式也不会增加用户的能源消费和费用负担。
最后，这种供暖方式具有一定的安全性。
虽然汽车排放废气中含有有害物质，但是通过配备专业的过滤设备和处理装置，可以确保排放废气不会对环境和人体造成严重的影响和危害。
虽然汽车排气余热采暖技术具有诸多优点，但是其应用还存在一定的局限性和不足之处。
首先，这种技术需要专门的采暖设备才能实现，需要额外投入一定的人力和物力资源，并需要掌握一定的专业知识进行安装和调试。
其次，这种供暖方式在寒冷的气候条件下可能存在一定的局限性。
由于该技术所产生的热量是来源于汽车运行过程中产生的废气热能，所以在低温环境下，该技术的供暖效果可能不如其他传统的采暖方式。
最后，在实际应用过程中，汽车排气余热采暖技术也需要进行专业的维护和维修。
如果采暖设备存在故障或者能量传输不畅等问题，都可能影响其使用效果和安全性。
基于能量转换的汽车尾气余热温差发电系统设计
the transmission process，and the heat transfer of automobile exhaust residual temperature is calculated
and controlled by referring to the finite element analysis results，and the heat energy in automobile
第 28 卷
Vol.28
第 10 期
No.10
电子设计工程
Electronic Design Engineering
2020 年 5 月
May 2020
基于能量转换的汽车尾气余热温差发电系统设计
王莉
（烟台汽车工程职业学院 山东 烟台 265500）
摘要：为了充分利用汽车尾气余热，设计基于能量转换的汽车尾气余热温差发电系统。改装传统
如表 1 所示。
表1
换技术，回收汽车尾气并提取其内部的温度，将热能
HT6-I2-40
转换成为电能，优化设计汽车尾气余热温差发电系
统，从而提高发动机有效热效率和燃油的经济性，达
到节能减排的目的，实现可持续发展。
1 汽车尾气余热温差发电硬件系统设计
针对传统发电系统中存在的问题，分别从硬件
温差电材料选择与参数设置数据表
适用温度
热电偶尺寸/
mm
热电组件高度/
mm
热电偶数量/个
<300 OC
TEG1-1271.4-1.6
300 OC-600 OC
HT-18/4
600 OC-1 000 OC
1.35*1.35*
1.35
1.40*1.40*1.40
温差发电技术及其在汽车发动机排气余热利用中的应用探讨
温差发电技术及其在汽车发动机排气余热利用中的应用探讨摘要：在本文中将围绕温差发电技术及其在汽车发动机排气余热中的应用开展分析，介绍应用半导体热电元件的温差发电技术的主要特点，其中包括了应用半导体材料的要求以及温差发电器的主要结构等。
关键词：温差发电；发动机；排气余热一.热电转换材料和元件1.热电材料热电转换器是温差发电器的基本零部件，其作用是能够将热能直接转化为电能的形式，其转换效率由热电极材料的性能与其器件制造水平共同决定。
上个世纪有科学家提出了半导体热电理论，现用于温差发电的热电材料基本都属于半导体材料。
判断热电材料的好坏的依据为塞贝克系数的平方和电导率的乘积和热导率的比值。
被用于温差发电的材料不仅具备高塞贝克系数和电导率，还应具备较低的热导率，但这是一个难度极大的条件，所以对此种材料的寻找为目前热电学的热门研究方向。
（1）热电新材料应用研究。
例如稀土化合物、硒化物以及富硼固体等化合物的研究。
经过研究表明，控制最佳载流子浓度或者利用固溶掺杂能够有效应对良电导以及热绝缘的问题。
（2）热电材料在结构方面新的研究内容包含梯度材料、复合材料以及量子阱结构等。
而热电材料剃度结构主要有材料载流子浓度梯度化以及层叠热材料结合面的梯度化。
适合的梯度化结构能够让材料适应其内部温度的梯度变化，保证材料能够在温度适宜的范围内最大程度提高其转换效率。
（3）热电材料制备的相关工艺，其最常见的制备方法有熔体生长法以及粉末冶金法和气相生长法。
同时制备方法和制备工艺的精良程度对材料的性能产生较为直接的影响。
粉末冶金方法多用于较大规模的生产，原材料利用效率高，制备的材料性能较好，因此具备广阔的发展前景。
2.热电转换元件模块化一个热电转换期间的转换功率较低，因此应串联或者并联组合制成转换模块，以此实现产品标准化和系列化。
二.温差发电器结构1.结构温差发电器的结构与热源热电、散热形式以及温度的变化有关，还有发电器使用的热电偶性能以及排列。
基于汽车尾气废热温差发电的42V动力系统建模与仿真的开题报告
基于汽车尾气废热温差发电的42V动力系统建模与仿真的开题报告一、选题背景和意义随着汽车工业的快速发展，汽车越来越成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。
但是，传统的汽车动力系统存在着能源利用效率低、排放污染高等问题。
而废热回收则是解决这些问题的有效途径之一。
汽车尾气中挥发性有机物、一氧化碳和氮氧化物等有害物质的排放对环境和人类健康产生负面影响，同时汽车发动机的运作也会持续产生大量的废热。
基于此，对汽车废热进行回收利用已经成为了当下研究的热点之一。
本课题旨在设计一种基于汽车尾气废热温差发电的42V动力系统，并对其进行建模与仿真研究，为汽车能源利用的改善提供一种新的思路和方法。
二、现有研究情况目前，国内外关于汽车废热回收的研究主要集中于以下几个方面：1.废热回收技术的研究主要包括热电材料和热电模块的设计和制备、废热回收系统的结构设计和优化等方面。
2.汽车动力系统的研究主要包括发动机控制和驱动系统的设计，以及42V电力总线的搭建等方面。
3.动力系统建模与仿真的研究主要是基于Matlab/Simulink等软件对动力系统进行建模和仿真，以评估系统的性能和优化设计。
但是，目前国内外研究大多仍处于实验室阶段，缺乏针对实际应用的系统设计和优化，还有待进一步开展研究。
三、研究内容和方案本课题的主要研究内容包括：1.设计一种基于汽车尾气废热温差发电的42V动力系统，包括热电模块、转换器、电容和电池等部分。
2.对动力系统进行建模和仿真，包括对各部分组成的建模和整体系统的仿真研究，以评估系统性能。
3.对系统进行优化设计，包括优化系统结构、改进热电模块的制备工艺、提高能量转换效率等方面。
具体实施方案如下：1.设计热电模块热电模块是本系统中最核心的部分，其质量和制备工艺直接影响到整个系统的性能。
首先，我们将进行热电材料的筛选和性能测试，然后根据实验结果设计出可靠的热电模块结构，并进行制备和测试。
2.设计系统结构根据动力系统的实际需求和热电模块的性能特点，设计整个系统的结构和组成部分，包括转换器、电容和电池等。
汽车尾气余热发电技术在汽车上的应用研究
利 用新 技 术 使 汽 车 节 能 早 已成 为 公 众注 意 ２ 温 差 发 电技 术在 汽 车 上 的应 用 的焦点。 如今， 汽 车 的动 力 利 用率 大 约 只有 ２ ． １ 温 差发 电器 在 排气 系 统 中的应 用
４ ０ ％， 有６ ０ ％左 右 的 燃 油 能量 没有 得 到 充分
发 了一 种 平 板 式 温 差 发 电 器具 有双 层 结 构
温 差 发 电 器 的 核 心 部 件 发 电 片 在 空 间
能源浪费。 半 导 体 温 差 发 电技 术 是 新 型 的 并 且成 功 安 装在 了轻 型 卡车 上 。
发 电方 式 ， 具 有许多优点如： 结构紧凑、 免
２． １ ．过 具 有螺 纹 的 外 壳 使 其 与 发动 机 的 进 气管
相 配 合。电阻 丝 的一 端 通 过 开关 后 与作 为 电
源 的 蓄 电池 连 接 ， 另一 端 与 外壳 搭 铁 。 但 是
不足 ， 所 以其 仅排 量 小 的发 动 机 适 用并且 其
也可 以 通 过 水 冷 散 热 器 通 前 沿 的 新 兴 课 题 。未 来 的 主 要 发 展 方 向包 的相 互 转换 ， 这一现 象 的 原理 基于 塞贝克 效 低 冷 端 的 温 度 ， 应、 帕 尔 帖效 应 、 汤姆逊效应。
过 发 动 机 水 循 环 接 入 冷 却 水 套 来 降 低 冷 端 括 解 决 冷 端 的 散 热 问 题 ， 使 冷 端 的 温 度 保
着 汽 车 工业 的 发 展 和 能 源 的 日益 紧 张 ， 如 何
加 上 电流 时， 这 段导 线 中将 产 生放 热或 吸 热 的现象。 导 线 中的 热流 方向与 电流 方 向不 相 同时 产 生吸 热 效 应 ， 反之 产 生放 热 效应 。
基于LNG汽车尾气余热和冷能回收的温差发电研究
笔者认为 有效 应对 当今能源危 机的重 要举措 是提高对 燃料 的有效 利用率 ， 并对消耗 的 能量尽 可能的 进行 回收 。 众 所周 知 ， 汽车 的能源 消耗率相 当之 高 ， 如 何 对汽 车的 尾气进 行 回收 就会 十分关键 。 一 方面 ， 汽车 尾气 带走 了大量 的热能 ， 而这 些热 能正 是可 以作为 重复 开 发利用 的二 次 能源 ； 另一 方面 ， 汽车 尾气 随便 排放 最终 会对环 境 造成 不可 逆转 的污染 ， 不符合 对 能源健 康使 用 的要求 。 传 统 的燃油 汽车 会造成 严 重的空 气污染 ， 为了保 护环境 及减小 对石 油 的依赖程 度 ， 世界上 许多 国家致 力于发展 燃气 汽车 。 我 国正在积极 推进 液化天 然气 汽车 的发 展， 液化 天然 气汽 车 中的燃料 液 化天 然气储 存温 度低 ， 经水 浴加 热后成 为常 温 的天然 气 ， 再 进人 发动机 燃烧 ， 因为液化 天然气 处于 很低的 温度 下 ， 所 以它拥 有 的冷 却 能力 是相 当 可观 的 ， 对于 燃料 液 化 天然 气蕴 含 的大 量高 品位 冷 能 ， 目
了对 液化 天然气 冷能 “ 质” 的利用 。 低温 液化 天然气从 液化天 然气储罐 通过 控制
发 电方 式 ， 已成 为低 品位能源 高效 利用领 域的研 究热点 ， 具 有广 泛的应 用前景 。 温差 发 电是 利用某 些半导 体材料 的塞 贝克效 应将 热能转化 为 电能 ， 具 体表 现为 在 半 导 体材 料 的冷 端和 热端 存 在温 差 时 ， 两 端就 会建 立 电势 差 ， 若 再构 成 回 路， 就 有 电流产 生 ， 此时半 导体 材料 的作用相 当于直流 电源 ， 基 于这样 的原 理 ， 可 以用半 导 体材 料 构成 温差 发 电器 ， 对 给定 的 电路 ， 温差 发 电器 的 发电效 率
温差发电技术及其在汽车发动机排气余热利用中的应用
产品与技术温差发电技术及其在汽车发动机 排气余热利用中的应用张 征,曾美琴,司广树(华南理工大学,广东广州 510640)摘 要:介绍了采用半导体热电元件的温差发电技术的特征,包括对半导体材料的要求,适合作汽车排气余热发电的温差发电器的结构等,给出了美、日等国车用温差发电器的实例,还对相关技术的发展趋势作了分析。
关键词:热电转换;内燃机;余热中图分类号:TN377 文献标识码:A 文章编号:100527439(2004)0320120204Thermoelectric G eneration T echnology and its Application in Exhaust W asteH eat Utilizing for Automobile πs E ngineZHANG Zheng ,ZENG Mei 2qin ,SI G u ang 2shu(S outh China University of Technology ,Guangzhou Guangdong 510640,China )Abstract :This paper introduces the characteristics of the thermoelectric generation technology that using semicon 2ductor elements ,which includes the requests on semiconductor material and structure of the thermoelectric generator for automobile πs exhaust waste heat ,etc.The examples for vehicles in US and Japan are overviewed ,the future on the cor 2relative technology are analyzed.K eyw ords :Thermoelectric conversion ;Internal 2combustion Engine ;Waste heat 汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一。
利用汽车余热的温差发电器的设计
３．３各部分的设计工艺说明
３．３．１热源的设计一一热交换器 如下图所示，设计的热交换器的内部结构，图中梯形状的翅片类似于暖气片，是为了增大了翅片与热尾气的接触面 积，从而更好的收集热量。当然，这样的设计得考虑对排气的影响，所以得掌握好每个梯形翅片的间距。‘１３１
斗 —◆ 斗
图四集热器示意图 如图所示，气流迂回通过热交换器，增大了与其的接触面积，从而达到了很好的集热效果。
图九温差发电组件的制各方法
单晶法制得的元件，其性能是比较令人满意的。但是由于它的成本高，晶体需切割，使成品率降低，工艺又比较繁杂， 所以就限制了它大量生产，但是对于性能的研究却是十分适当的。 目前用得较广的还是多晶材料，尤其是粉末压烧材料。制备热电转换元件材料的粉末冶金法的一般工艺是：把９９．９９％－ ９９．９９９％纯度的原料（如Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｂ等）按配方称量，天平感量在１毫克以下，然后超声搅拌。浇铸一般使用石墨模。熔炼 与浇铸时间希望尽量短。对于ＰｂＴｏ合金。７分钟就完成这二道工序。把铸锭从模子中取出，然后进行均匀化退火。退火时间 从数小时到一个月以上都有。把经退火后的铸锭进行粉碎。粉末粒度一般在２００目到３００目之间为好。然后需把粉末的外部 氧化膜去掉。这一般是在氢气中约３００。Ｃ还原几个小时就行了。然后很快地把这些粉末进行压型。压力以２—５吨为宜。但也 有用３５吨的高压。最后将成型的试样进行烧结。这一般也在真空或充氢气（也可以充氢、氮等）下进行。这样产品就做成 了。用这种方法进行元件制作，目前国外是用得较多的。也有把纯元素磨成粉末，按比例混和均匀进行压烧的，也还有把压 制与烧结合并成一步的热压法。 粉末冶金法得到的材料，其使用性能也是很满意的。这种工艺也比较适合于工厂大批生产，成品率高，尺寸精确。 使用单晶材料，在低于熔点１００＂Ｃ下进行挤压，制得性能良好的温差电转换元件。 用浇铸法做成的元件，一般说来机械强度不够，且易脆断，实用价值很少。ｍ１
汽车尾气余热温差发电装置设计
中图分 类号 ： Ｔ Ｋ ４ ｌ ｌ
文献 标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： ２ ０ ９ ５— ５ ０ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ７） Ｏ ｌ 一 ０ １ ０ ３— ０ ４
随着 国民经 济 发 展 和人 民生 活 水 平 的 不 断 提 高， 车辆 成 为 当今 人类 普遍 使用 的 出行 ＿ ｒ ＝ 具 。截 止
２ ． ２ 汽 车尾 气余 热温 差发 电装 置结 构设计 温差 发 电器 是 温差 发 电系统 的核 心组 成部 分 ，
温度 ， 形成 一定 温 差 ， 则 在 闭 合 回路 的 电 路 中将 有 电流 产生 。 Ｓ ｅ ｅ ｂ ｅ ｃ ｋ通 过 多次 实 验 发 现 ， 在 一 定 的温 差 范 同内， 温 差发 电产 生 的 电 动 势 Ｅ 与 冷 热 两 端 温 差 成 正 比 ． 即： Ｅ ＝ａ （ Ｔ Ｉ Ｉ Ｊ 一７ １ ｃ Ｊ ）
计 了一款 平板 式汽 车尾 气余 热 温 差发 电装 置 首 先介 绍 了温 差 发 电基 本原 理 ， 针 对 一 般 汽 油机
工作特 性 选择合 适 的 温差发 电片。其 次 运 用 Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ 三 维软 件 建 立尾 气余 热 温 差发 电装 置模 型 ， 通 过选 择 温差发 电片 的安 装方式 和数 量 ， 为 系统设 计合 适 的 电路 ， 同 时对装 置 的基 本 应 用进行 了
・
ｌ ０３ ・
２ ０ １ ７年第 ４ ６卷
机械设计 与制 造工程 裹 ｌ 热电发电组件部分参数
组件的部分参数。考虑到各种条件限制 ， 并结合汽 车尾 气排 气 温度 需 要 ， 选 择 某 公 司 生 产 的 内 阻 ３ ． ３ Ｑ温差发 电片 Ｔ Ｅ Ｇ １—１ ２ ７一１ ． ４一１ ． ６ 。
汽车发动机排气余热温差发电技术的研究
汽车发动机排气余热温差发电技术的研究随着经济的高速发展，人们对环保与能源利用的需求越来越高，因此如何有效地节约能源和减少大气污染成为了当今科技领域的重要课题之一。
而汽车作为人们日常生活和工作的必需品，对于其能源的利用也越来越受到关注。
汽车发动机排气余热温差发电技术便是其中一种节能减排技术。
本文将介绍该技术的研究以及其应用前景。
汽车发动机的工作原理是通过燃料燃烧产生热量，使活塞做往复运动，从而驱动汽车的轮胎运行。
而这个过程中产生的燃烧废气温度高达1000多摄氏度，直接排放到大气中不仅浪费了能源，还会产生大量的有害气体和碳排放。
为了减少废气温度和减少排放，人们开始研究利用这个高温废气进行发电，即发动机排气余热温差发电技术。
发动机排气余热温差发电技术属于热电转换技术的范畴。
利用热电效应原理，将热能转化为电能。
它的基本原理是：在热、电、导、磁材料体系中，热电子在热差驱动下在两端形成电势差从而产生电流，这一过程中不需要外部能源供应。
而发动机排气余热具有高温低温之分，通过在排气管内设置热电元件，转换排气管内的热能，将之转换为电能，从而利用排气管内的温差产生电能。
在实际应用过程中，电子对和泊松公式的运用是发动机排气余热温差发电技术的核心之一。
通过在热电元件不同端的两种材料间建立电子对，形成电场，电场大小将随温差的变化而变化，从而产生热电效应。
而利用泊松公式，可以计算出材料的特定热导率和热电功率，实现对电势差的计算和控制，从而更好的利用热能，将其转变为电能。
发动机排气余热温差发电技术广泛应用于汽车、船舶等尾气排放通道、气轮机尾气排放等领域。
与传统的热机发电相比，发动机排气余热温差发电技术具有热电转换效率高、无污染、体积小、结构简单等优点。
随着汽车发动机技术的不断创新，对技术的要求也愈加严格，未来将更多地采用发动机排气余热温差发电技术，实现更加高效的能源利用，从而推动汽车行业的可持续发展。
综上所述，发动机排气余热温差发电技术是一项具有广阔应用前景的节能减排技术。
汽车尾气的余热发电及有效利用
汽车尾气的余热发电及有效利用蒋小强;谢爱霞;丁锦宏;何武;李建莹【摘要】基于热电偶温差发电原理,对汽车尾气废热进行回收,将排气中所含低品位能源转换为电能;为了使电能充分利用,结合热电制冷原理,设计一车载冰箱,将冷端置于车载冰箱中,实现汽车冰箱冷冻冷藏的功能.通过对废热回收、温差发电、半导体制冷及冰箱结构进行设计和计算,完成了新型车载冰箱的设计工作.该设计具有结构简单、坚固耐用、无运动部件、无噪声、使用寿命长等优点,同时还可降低尾气废气温度,减少温室效应,节省能耗,提高汽车经济性.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)006【总页数】5页(P1280-1283,1306)【关键词】余热发电;汽车尾气;热电制冷【作者】蒋小强;谢爱霞;丁锦宏;何武;李建莹【作者单位】福建工程学院生态环境与城市建设学院,福建福州350108;广东海洋大学工程学院,广东湛江524025;广东海洋大学工程学院,广东湛江524025;广东海洋大学工程学院,广东湛江524025;广东海洋大学工程学院,广东湛江524025【正文语种】中文【中图分类】TM913随着社会现代化的迅速发展，能源的需求大量增加，以致能源紧缺变得更加严重，汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一，伴随着汽车工业的发展，车辆消耗的能源也与日剧增，使得车辆的节能备受关注。
一方面，汽车的动力转换效率仅为40%(柴油机动力输出的功一般只占燃油燃烧总热量的30%～42%，而汽油机只有25%～30%)，以废热形式排出车外的能量占总能量的58%～70%(柴油机)或者70%～75%(汽油机)，主要包括循环冷却水带走的热量和尾气带走的热量，废气余热温度高，带走热量占燃料总能量的25%～45%(柴油机)或者30%～40%(汽油机)，一般可以利用的废热量为燃烧总热量的16%左右。
另一方面，随着汽车工业的发展和人们物质生活水平的提高，车载冰箱逐渐走向汽车市场。
世界上许多高档汽车上已经采用OEM方式嵌入配套汽车冰箱，这是真正意义上的汽车冰箱。
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一种基于汽车尾气余热的温差发电器设计应用
发表时间：2017-01-21T16:21:39.000Z 来源：《电力设备》2016年第22期作者：田聪
[导读] 随着经济的发展，我国已经成为汽车大国。
（黑龙江工业学院电气与信息工程系黑龙江鸡西 158100）
摘要：随着经济的发展，我国已经成为汽车大国。
传统的内燃机汽车的发动机热效率偏低，尾气带走的热量高达40%左右，不仅造成能源浪费，还污染环境。
新兴的温差发电技术能够实现对尾气余热能量回收利用，既节能又环保，具有重要的应用价值。
基于温差发电原理，介绍温差发电器的结构，设计一种简单可控的温差发电器，回收利用汽车尾气余热，提高燃油利用率、减少尾气排放，具有一定的经济性和现实意义。
关键词：温差发电；汽车尾气；余热回收
1引言
汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一。
随着国民经济的不断发展，汽车工业快速发展。
从2009年以来，我国已经成为世界汽车产销第一大国，同时也带来了一系列的环境、能源、噪声等问题。
节能减排已成为我国汽车工业发展的市场和技术大势所趋[1]。
目前，全球绝大部分汽车是燃油内燃机汽车。
据了解，发动机中燃油燃烧产生的总能量不能有效利用，其中25％—30％转换为机械能，33％～35％的能量以尾气的形式损失，其余的为冷却液、机油损失和摩擦损失。
由此可见，汽车尾气余热带走大部分能量，不仅导致能源浪费，还会造成严重的环境污染。
因此，汽车尾气余热回收再利用成为国际上的研究热点，是未来汽车辅助动力系统的一个发展方向。
温差发电概念于20世纪60年代提出，是一种绿色环保可靠的发电技术，具有广泛的应用前景[2]。
基于温差发电原理的汽车尾气余热热电发电技术，利用半导体热电材料，能够将汽车尾气中的低品位能源直接转换为电能。
若能将温差发电技术用于汽车中，有望节约燃油20％，足以提供1辆中型汽车的电气用能[3]。
这项研究不仅提高汽车燃油经济性，还能节约能源，减少尾气污染，具有很大发展潜力[4]。
2 温差发电的原理
塞贝克效应，又称热电第一效应，由德国物理学家塞贝克于1821年发现的，它是温差发电技术的理论基础[5]。
塞贝克效应指出：将A、B两种不同半导体的一端结合在一起并使之处于高温状态（热端），而另一端开路且处于低温状态（冷端），则在冷端（T1）存在开路电压△V。
温差发电是利用热电材料的塞贝克效应，将热能直接转换为电能的一种方法。
将P型半导体和N型半导体在热端连接，则在冷端可得到一个电压，一个PN连结所能产生的电动势有限，将多个这样的PN连结串联起来就可得到足够的电压，成为一个温差发电机，如图1所示[6]。
汽车发动机运行时，尾气流经废气通道向外排出，其废热温度可高达600-650℃。
废气通道箱通过储存发动机的排气余热，为热电模块提供高温，由此形成温差发电的热源。
冷端接入循环冷却水。
发动机冷却水不断循环流动，通过冷却水箱箱体时，能维持85℃的低温，温差发电的冷端因此形成。
在热电模块的两端形成明显的温度差，产生电动势，因而将尾气中余热转化为热能。
由于单个热电转换器件的转换功率很小，在温差发电装置中需要将热电转换器件进行串、并联组合，制成热电转换模块使用。
半导体材料的生产已步入商业化阶段，价格合理，质量、性能等都可以保证，具有良好的综合社会经济效益[3]。
采用当前市面上常用的SP1848-27145型热电模块。
各模块间采取并联连接，所发电流经电信号传感器和放大电路处理后，接入恒流充电器，储存在蓄电池中。
热电模块固定在发电器外壁，为了便于更换和检修，采用机械固定法，如图3所示。
一条条矩形的热源管道外壁上布置有若干热电模块，模块的外侧设置了冷却水道，并用支架和弹簧压紧。
温差发电装置采用平板式结构，优点在于：热电模块不仅可以平铺在矩形废气通道箱体的上下表面（这一点是在模块在布置的数量上
占有优势），同时便于冷却水箱体的布置。
因为沿着流动方向排气管内的热流体温度在不断下降，为了获得最大的转换效率和输出功率，可将通道按流动的方向划分成若干温度区域，在不同的温区内设置不同的热电模块，使其工作在适当的温度下。
小结
基于半导体材料的温差发电原理，将尾气中的余热进行热电转换，可以实现对汽车尾气余热进行回收再利用。
将温差发电技术应用于汽车尾气余热回收利用上，设计的温差发电器，具有简单可控，坚固耐用、无噪声、无磨损、体积小等特点。
在提高燃油利用率、提高汽车经济性的同时，还可以减少温室效应，节能减排。
随着温差发电技术的不断突破发展，热电转换效率的提高，利用尾气余热发电的温差发电装置将具有更大的现实意义。
参考文献：
[1]蒋小强，谢爱霞，丁锦宏，何武，李建莹.汽车尾气的余热发电及有效利用.电源技术，2016，40（6）：1280-1283
[2]冯平，温亚东，石俊，邓泽宇．浅谈温差发电的模拟实验及应用前景．机电信息，2013（21）：36-37
[3]刘广林，鹿院卫，吕鹏飞．汽车尾气热源半导体温差发电系统构想．节能，2011，30（1）：10-12
[4]王宾，赵德龙，陶新良.汽车尾气余热温差发电技术研究进展与发展趋势.军事交通学院学报，2014，16（6）：77-80
[5]李影．基于汽车尾气余热回收的温差发电研究．硕士学位论文，电子科技大学，2010：1-25
[6]郭珣，邓亚东，苏楚奇，范韬．汽车排气废热温差发电技术研究．2009节能减排及新能源汽车技术论坛论文集．
[7]邓亚东，范韬，郭殉．汽车尾气温差发电装置及热电模块的布置研究．武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2010，32（2）：265-267
作者简介：
田聪（1981-），女，黑龙江鸡西人，讲师，硕士，黑龙江工业学院，主要研究方向：机电一体化技术、电气工程、实验教学。