采用TE能量收集系统实现热电能量的收集

采用TE能量收集系统实现热电能量的收集

在自然环境和人造环境中几乎无处不在。它们很容易辨认，因为它们往往是个人不适的根源。我们穿着温暖，以减少在寒冷的一天损失的身体热量，而加热和空调通过设置室内空气温度，以满足个人喜好，提高舒适度。然而，通常不希望的温度梯度可以用所谓的热电效应进行有用的工作。

热电效应（TE）已有近两个世纪的历史。托马斯·约翰·塞贝克（Thomas Johann Seebeck）发现，在温度梯度上放置的不同金属可以偏转罗盘针。每单位温度产生电压的材料或器件的系数称为塞贝克系数（以V/°C表示）。

热电装置最常用作冷却用热泵，通常称为Peltier冷却器。这源于1884年Jean Charles Athanase Peltier的发现，即通过两种金属之间的连接处的电流将在一侧吸收热量并在另一侧产生热量。

便携式固态冷却多年来证明非常有用，特别是在红外探测器等设备中。然而，正如Seebeck 所注意到的那样，该设备将反过来工作，这在今天作为一种收集热能并将其用于微功率电子设备的方法非常有用。

实现一系列n型和p型半导体支路的夹层（图1）创建了典型的TE模块。腿是碲化铋或碲化锑的颗粒。腿绑在一起以形成串联电连接和并联热连接。模块的顶部和底部通常是氧化铝陶瓷，以提供电绝缘和良好的导热性。

完整模块的塞贝克系数取决于其他因素，但对于原始碲化铋材料，某些组合物的最高可达-287μV/°C。对于尺寸适中，大约一平方英寸（单级模块厚度在2到5毫米之间）的完整模块，可以产生超过100 mV/°C。

图1：热电发电机模块结构。（由Linear Technology提供。）TE能量收集

TE能量收集系统利用其两个表面之间的任何温差。温度梯度无处不在。我们遇到的各种设备在远高于周围环境的温度下运行。考虑到核心体温为37°C，我们自己的身体相对温暖。皮肤温度通常在32℃的范围内。对于典型的室内空气温度，连接到人体皮肤的收割机