一种半导体温差发电系统

村地区，人们利用煤灶或煤炉烧煤煮饭、取暖等。在北方农村，煤炉通常是２４小时持续燃烧。

我们利用上述温差发电模块研制发电系统，以便利用煤灶、炉的热能产生电能给蓄电池充电或直接带动节能灯、低功耗电视等其它负载‘３。这一发电系统也适用于野外探险时的篝火，从而解决无市电环境下的用电问题。

ｌ盛水器２水３盛水器的底部

４温尊发电校块自ｌｊ荆片

６销钉７支柱

图２基于温差发电模块组的盛水器装置示意图

图２是我们设计的装置示意图。用底部平整的盛水器，在其底部涂上导热硅脂与温差模块的冷端保持良好的热接触（开水的温度为１００℃，所以冷端的温度可维持在１２０＂Ｃ～】３０”Ｃ），模块热端向下紧贴在铝片上（也使用导热硅脂）。盛水器与铝片用销钉锁紧以保持温差模块两面与热、冷源的紧密接触。铝片另外有两个支柱用来调节与煤炉或其它热源之间的距离，当热源温度较高时可调大铝片与热源之间的空隙，从而使热端温度不高于２５０℃。

我们采用电炉作为热源，控制热端温度在２３５～２４５℃之间。开水沸腾后，测得模块的冷端温度在１２０～１３０＂Ｃ之间．因而ＳＴＭ两端温差最低可维持１０５～１１５℃。

表１ＳＴＭ几种串并矩阵的特性

我们利用此装置测量了ＳＴＭ几种串并矩阵的参数，见表１。测量时模块两端温差约为１１０Ｃ。（负载端电压采用内接法）

由表１我们可以看出，半导体温差发电模块作为电源，其串并联的情况与其它电源的串并联并无本质区别。

３设计ＳＴＭ串并矩阵与稳压充电电路实现给蓄电池充电

对于一个直流电源，为使电源能输出功率“最大，要求负载阻抗与电源等效内阻匹配，如果电源与负载不匹配，电源利用率就降低。因此为提高ＳＴＭ的效率，外接负载也要尽量与ＳＴＭ组成的矩阵的等效内阻匹配。

据此，利用上面的装置，我们设计了给１２Ｖ／７ＡＨ的蓄电池充电的ＳＴＭ串并矩阵及与其匹配的稳压电路和二阶段恒流限压式充电保护电路。整个设计框图见图３。降陋

蚓３蓄电池稳压充电电路不意框图

３．１温差发电模块串并矩阵

根据实验，测量得到稳压电路与充电电路给蓄电池充电时其等效输入内阻为４～１２ｆｌ。单片ＳＴＭ的等效内阻约为７～８Ｄ，因而我们采用三组Ⅲ型的并联的半导体温差发电矩阵．其等效内阻在煤炉与热水之间的温差下为７～１３ｎ，这样整个装置给蓄电池充电的功率基本上与ＳＴＭ矩阵匹配，约为４Ｗ。

３．２稳压电路

图４ＬＭＺ５７７输出１５Ｖ稳压电路

因为要给蓄电弛充电，而我们的ＳＴＭ矩阵的输出电压要高于蓄电池的电压，而模块的匹配输出电压为５Ｖ左右，又根据塞贝克效应，半导体温差发电模块

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一种半导体温差发电系统

作者：陈允成， 吕迎阳， 林玉兰， 陈忠， Chen Yuncheng， Lv Yingyang， Lin Yulan，Chen Zhong

作者单位：厦门大学物理系,厦门,361005

刊名：

仪器仪表学报

英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT

年，卷(期)：2005,26(z2)

被引用次数：1次

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