溫差電池原理

　　溫差電池，就是利用溫度差異，使熱能直接轉化為電能的裝置。溫差電池的材料一般有金屬和半導體兩種。用金屬制成的電池賽貝克效應較小，常用于測量溫度、輻射強度等。這種電池一般把若干個溫差電偶串聯起來，把其中一頭暴露于熱源，另一個接點固定在一個特定溫度環境中，這樣產生的電動勢等于各個電偶之和，再根據測量的電動勢換算成溫度或強度。例如，我們在日常生活中常用它來測量冶煉及熱處理爐的高溫。

　　溫差電技術研究始于20世紀40年代，于20世紀60年代達到高峰，并成功地在航天器上實現了長時發電。當時美國能源部的空間與防御動力系統辦公室給出鑒定稱，“溫差發電已被證明為性能可靠，維修少，可在極端惡劣環境下長時間工作的動力技術”。近幾年來，溫差發電機不僅在軍事和高科技方面，而且在民用方面也表現出了良好的應用前景。

　　溫差電池的應用

　　最早的溫差發電機于1942 年由蘇聯研制成功，發電效率為1.5%~2%。之后一些特殊 領域對電源的需求大大刺激了溫差電技術的發展。從20 世紀60 年代開始陸續有一批溫差電技術的發電機成功運用于航天飛機、軍事和遠洋探索。近幾年隨著科學技術的 不斷進步，溫差發電機正逐漸拓寬其應用領域，不僅在軍事和高科技方面，而且在民用 方面也表現出良好的義勇前景，隨著能源與環境危機的日益逼近，科學家在利用低品位 與廢能源發電方面加大了研究力度，部分研究成果已步入產業化。

　　遠程空間探索

　　自從 1969 年阿波羅號飛船成功登陸月球，人類對太空的探索一直不斷深入地進行 中。隨著探索空間的拓展，對太空中應用的電池也提出了較高的要求。太陽能電池在遠 離太陽、黑暗、冰冷和空洞的世界里很難發揮作用。使用熱源穩定、結構緊湊、性能可 靠、壽命長的放射性同位素溫差發電系統成為理想的選擇。利用溫差電技術，一枚硬幣 大小的放射性同位素熱源能夠提供長達二十年以上的連續不斷的電能，這是其他任何一 種熱能源技術所不能比擬的。而且溫差發電系統擁有更誘人的體積和重量。這使得發電 機的重量大大的減小，完全可以滿足飛船在航行、通訊和科學一起使用方面的所有用電 要求。

　　軍事

　　為滿足陸軍對電源系統的特殊要求---輕便、靈活、充電方便等，從1999 年開始， 美國能源部啟動了“能源收獲科學與技術項目”，研究利用溫差發電模塊，將士兵的體 熱收集起來用于電池充電。其近期目標是實現對 12 小時的作戰任務最少產出 250 瓦小 時的電能，目前該研究項目取得了多項研究成果。

　　遠距離通訊、導航和設備保護

　　溫差電技術性能穩定、無需維護的特點使其在發電和輸送點困難的偏遠地區發揮著 重要的作用。已用于基地、沙漠、森林等無人地區的微波中繼電站電源、遠地自動無線 電接收裝置和自動天氣預報站、無人航標燈、油管的陰極保護等。

　　小功率電源

　　體積小、重量輕、無振動、無噪音使溫差發電機非常適合用作小功率電源（小于5W）， 在各種無人監視的傳感器、微笑短程通訊裝置以及醫學和生理學研究用微小型發電機、 傳感電路、邏輯門和各種糾錯電路需要的短期微瓦、毫瓦級電能方面，溫差技術均可發 揮其獨特的作用。

　　溫差電傳感器

　　最近，基于熱電轉化材料的 Seebeck 效應，許多新興的溫差電傳感器被研制成功， 并用于低溫溫度測量、單像素紅外線和X 射線探測、氫氣和其他可燃氣體泄漏檢測等