1.目的、意义及国内外现状

1.1目的与意义

随着我国社会的进步和发展,汽车变得越来越普及,2019年我国的汽车市场继续持续增长,全年汽车销量已经突破2808万辆。如何节省燃油的消耗以及降低污染和排放成为现在汽车行业发展的关键问题。温差发电技术是一种利用半导体材料实现热能和电能直接转换的绿色技术,而汽车尾气废热含有大量的热量,可以将其利用起来产生电能,从而提高了汽车的燃油利用率,实现了节能减排。 在全球能源危机日益严峻的困境下,为保证经济社会的可持续发展,世界各国均越来越关注节能问题。随着近些年来国内汽车保有量的不断攀升,对石油等不可再生能源的高消耗和过度依赖已经成为制约我国汽车产业持续发展的关键因素。在另一方面,传统内燃机效率相对较低,大量热量伴随着汽车尾气排放散失在大气中,车辆运行对能源的有效利用率不足百分之三十。因此,回收利用汽车尾气废热的新技术开始得到应用,温差发电装置利用高温尾气建立有效温差而高效的将热能转换成为电能,以供汽车附属电子设备或构建混合动力系统电源使用,能够有效提高燃油经济性。

1.2国外研究状况

1821年德国科学家塞贝克（T.J. Seebeck）发现了塞贝克效应，迄今已经快200年了。第二次世界大战末发现半导体材料后，掀起了探索温差电材料和器件的热潮，促进了温差电理论和技术的发展。二十世纪五十年代末六十年代初，空间技术飞速发展，急需一种长寿命、抗辐照的电源。

1960年代初就有一批放射性同位素温差发电器（RadioisotopeThermoelectric Generator，英文缩写为 RTG）成功地应用于空间、地面和海洋。1963年美国将一个输出电功率2.7W的同位素温差发电器Snap3用在军用导航卫星上。1969年到1972年美国人将5个Snap27同位素温差发电器 [1] 成功地放在月面上作为月面科学仪器供电电源。

常规的温差发电器的热电转换效率还不到10%。与其它化学和物理电源电源相比，温差发电器的效率确实还较低。但是，温差发电器具有其它电源尚不具备的优点，如寿命很长，应用环境和使用热源不受限制，特别是它可以利用所谓低级热发电－如工业废热、垃圾燃烧热、汽车排气管的余热以及太阳热、地热、海洋热能等，一直吸引着人们的青睐。1990年起，出于环境保护和经济可持续发展的需要，许多国家的政府和公司投入资金用于开发温差电技术，在全球范围内又一次掀起了研发这种绿色电源的热浪。

目前RTG是月球表面和深太空航天器的首选电源。RTG也可以用作海上浮标、声纳的电源，或极地、边界的军用隐蔽电源、预警系统电源。天然气燃料温差发电器已经在世界许多国家的输油、输气管线、通讯网络上获得了应用。

温差发电技术也被用于军事领域。美国陆军研究实验室（ARL）正在研究“影子”（Shadow）战术无人机的材料温差电性能，以及将热能转换成能量的技术，作为ARL最新研究项目之一。影子无人机主要由美国陆军和海军陆战队用于执行侦察、监视、目标捕获和战场损伤评估等任务。他们正在采用温差发电技术，即在冷热温度之间产生电能。ARL研究人员正在寻求更有效的能源利用、封装和收缩技术，希望可以帮助单兵系统将身体冷热环境空气转换为能源或者减小车载发电机尺寸。

1.3国内研究现状

国内对温差发电技术的研究探索起步较晚，主要集中在温差发电理论、温差