生物质温差发电实验报告

生物质燃料温差发电实验姓名：冯铖炼

学号：1141440057

班级：能环142

老师：李国能

一、实验意义

生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界资源总量第四位的资源。据估计，到本世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。根据生物学家估算，地球上每年的生物质能总量约达1400～1800亿吨，相当于目前世界总能耗的10倍。

世界全部生物质存量约为1.9万亿吨，如果陆地与海洋合计平均最低更替率为11年，那么每年全球新产生的生物质约为1700亿吨，折算成标准煤850亿吨或油当量600亿吨，约相当于2007年全球一次能源供应总量的5倍。地球上每年生物体产生的生物质总量约在1700亿吨，目前为人类所利用的只有约60亿吨，仅占总量的3．5％。其中37亿吨作为人类的食物，20亿吨的木材用作材料和资源，37亿吨被用于满足人类其他需要。

生物质能有着与其他可再生资源相类似的优点，开发利用前景巨大。首先，可再生性。生物质能是广义太阳能资源的一种，是光合作用的产物，具有永久的可再生性，取之不尽用之不竭。其次，清洁性。生物质的硫含量、氮含量低，作燃料时所排放的二氧化碳的量几乎全被生物质本身进行了光合作用，因而对大气的温室气体净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。第三，储量丰富，分布广泛。只要有光合作用的地方，就存有生物质能，且储量丰富，如前文所述，生物质能是世界第四大资源，仅次于煤炭、石油和天然气。第四，生物质能方便易取，价格低廉，运输使用便利。

温差发电依靠帕耳帖效应，这种效应常用于cpu散热器和袖珍冰箱里的半导体制冷片上。通常使用时我们给制冷片施加电流，一面就会变热而另一面变冷。但是这个效应也可以反过来：只要制冷片两端有温差就会产生电压，因此通过燃烧生物质可以将其化学能间接转化成电能。

当前，科技发达国家已先后将发展温差发电技术技术列入中长期能源开发计划，美国倾向于军事、航天和高科技领域的应用；日本在废热利用，特别是陶瓷热电转换材料的研究方面居于世界领先地位；欧盟着重于小功率电源、传感器和运用纳米技术进行产品开发。我国虽然在半导体热电制冷的理论和应用研究方面具有一定的实力，但对温差发电的研究尚处于起步阶段，虽然国外一些公司在上海、杭州等地建立了工厂，但只是利用中国的资源和劳动力，我国在技术和产品开发方面仍是空白。随着温差技术在军事、航空，尤其是微型电源、低品位能源、废能源利用方面的应用价值越来越明显，我国应迅速加大对该技术的开发力度，

尽快实现温差发电技术的产业化。

二、实验架台

本测试装置由数据采集系统、K型热电偶和电子负载系统构成。导热板的右侧下表面布置了4个K型热电偶，在散热器底面上钻孔布置了2个K型热电偶。热电偶信号通过Agilent 34970A采集。热电偶的直径为1mm，精度为0.5%。温差发电炉的对外供电负载特性采用Prodigit 3311F电子负载测试，电压输入范围是0-60V，精度为0.5%。在测试不经过直流稳压模块直接对外供电的功率负载特性时，将电子负载接入直流稳压模块的输入端，直流稳压模块的输出端仅供散热风扇供电。实验室采用木炭作为燃料。如图1所示。

图1：生物质燃料温差发电系统示意图

三、实验工况

表格1：生物质燃料温差发电实验工况表

三、实验记录

图2：实验流程图

表格2：生物质燃料温差发电实测数据记录表

四、实验数据处理依据

功率负载=输出电压×输出电流=U∙I

热电转换效率=P f

c

+P out

m×c p×∆T

P f−散热器功率，c−固定系数0.75，P out−功率负载，m−空气质量流量

c p−空气比热容，∆T−空气进出口温差

五、实验结果

图3：对外供电的功率负载特性

图4：生物质温差发电实验热电转换效率

图5：接入负载后路端电压压降

六、实验结论

①从图3可看出，当接入负载后，装置输出电压虽然随着负载电阻变大而有小幅度的变大，但大致电压在5V。

②从图3可看出，当接入负载后，输出功率随着负载电阻变大而变小。

③从图4可看出，当接入的负载电阻变大时，装置的热电转换效率会下降，其实验过程中的范围在1%-2%。

④从图5可看出，当接入负载后，路端电压会有明显降低，并且当负载阻值越大时，产生的电压降就越大。