孙夏爽，段玥晨，杨号南

(1.郑州大学机械与动力工程学院，河南郑州 450001；2.河南省智能制造研究院，河南郑州 450001)

温差发电技术利用热电半导体材料的温差电效应将热能直接转换为电能，具有寿命长、结构紧凑、可靠性高等优点，尤其适用于空间或深海装置能量转换等特殊工况[1]。温差发电技术应用于很多领域，目前研究较多的方向是航天方面的同位素温差电池、汽车尾气余热温差发电电池[2-3]。影响热电器件性能的主要因素包括热电材料的优值系数、塞贝克系数、电导率和热导率。其中塞贝克系数、电导率和热导率的数值都是关于温度的函数，所以热电器件材料性能取决于温差电器件中的温度分布，温差电器件的内阻也随着温度的变化而变化。文献[4]将温差电器件假设为单一匀质材料，材料中温度分布为线性分布，通过仿真发现热电臂中温度分布不是线性分布，并差别较大。文献[5]对Half-Hesuler 热电偶用COMSOL 软件对温差电器件进行仿真分析，其中求解了热电偶的内阻，但其数据范围较小，无法直观看出内阻与电路电流的关系。本文使用COMSOL 软件对温差电器件进行有限元仿真，分析温差电器件内阻的影响因素及温差电器件内阻变化对温差电器件输出功率和转换效率的影响。

1 计算模型

温差电效应是指温差电器件两端存在温差时，冷热两端会产生电动势。外接电路后温差电器件可成为电源，如图1所示。

图1 温差发电装置

温差发电装置主要是依靠塞贝克效应产生电动势。……