接触热阻对相变耦合温差发电系统的影响

石 峰,刘安邦,吴子华,谢华清,王元元,邹佳朴,封 芬

(1.上海第二工业大学 环境与材料工程学院,上海201209;2.南京理工大学 能源与动力工程学院,南京210094)

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近年来,随着我国经济的高速发展,不可再生资源的消耗量急剧增加。汽车产业作为我国的支柱产业之一,全国各地各类汽车数量急剧增加。但与此同时,汽车发动机工作过程中,燃料燃烧产生的30%～45%化学能随着汽车尾气被排放至大气中[1-3],不仅造成了巨大的能量损失,而且加剧了全球的气候变暖。因此,如何提高汽车燃料利用率、减小环境污染,对实现可持续发展具有至关重要的作用[4-5]。

温差发电技术利用塞贝克效应,将低品质的热能转化成高品质的电能,具有零污染、结构简单、无运动部件、无噪声、坚固耐用、使用寿命长等优点[6-8]。近年来,随着具有更高热电转换效率的热电材料被相继发现,温差发电技术的发展进入了新领域,受到了国内外学者更多的关注[9-12]。因而,温差发电技术在航空航天、交通工具、医疗器械等多个领域内的应用皆有发展,尤其在工业废热和汽车尾气废热的回收利用领域有了长足的进步[13-14]。温差发电技术的种种优势引起了宝马、通用等汽车企业的关注。2007年,宝马公司联合伟世通公司以及马洛公司研发了针对汽车尾气废热回收利用的温差发电装置,使其燃油利用率提高了10%左右[15]。2013年,宝马公司与福特等公司就汽车热电余热回收领域展开合作,对安装在宝马X6和林肯MKT上的温差发电系统进行了测试,温差发电系统在测试平台产生了超过700 W的功率,在车载测试中产生了超过600 W的功率[16]。……