马宗正

（河南工程学院 机械工程学院，郑州 451191）

温差发电的前提是温差发电器两端有温差，也即温差发电器需要冷源和热源[1-2]。已有的研究表明，不论是发动机尾气还是冷却液，都是较为理想的热源[3-4]，通过水冷[5-6]、强制风冷[7]或者自然冷却[8]方式提供冷源，即可利用温差发电技术对发动机能量进行回收利用[9]。

Hatzikraniotis 等开发的针对尾气能量回收的温差发电系统，冷却采用156 片20mm 高的散热片，依靠自然风冷却，在车速为90 km/h 和120 km/h 的情况下，温差发电模块的热端温度不超过225 ℃，当环境温度为20 ℃时冷端温度不超过80 ℃，此种温差发电器的转换效率在2.5%～3.2% 之间[10]；Wang 等对风冷散热尾气能量回收装置采用数值计算的方法进行了改进，通过数值分析可知，散热片长度减少而增加边缘面积能够有效增加温差发电能量密度，根据其比对结果，在采用改进形式的散热片后，即使散热效率降低20.93%的情况下温差发电模块的能量密度可增加到88.7%[11]；Orr 等利用热管技术设计的尾气能量回收装置，转换效率能够达到2.46%，燃油消耗量能够降低1.57%[12]；Massaguer 等的研究结果表明，把温差发电装置安装到1.4 L 的汽油发动机上，最大输出电能可达到111 W[13]；Lobufets 等的研究结果表明，当发动机转速为2 000 r/min、平均有效压力为0.6 MPa 时，最大输出功率可达119 W，最大的能量转换效率可达2.8%[8]；Kobayashi 等利用SiGe 温差发电模块在3 L 汽油机上的试验结果表明，当利用排气管作为热源直接与温差发电模块的热端相连、另一端利用水冷的方式，在汽车车速为60 km/h 时，单片温差发电模块的最大输出功率为1.2 W[14]；……