溫差發電器，是一種靜態的固體器件，沒有轉動部件，體積小、壽命長，工作時無噪聲，而且無須維護，溫差發電器具備壽命很長，應用環境和使用熱源不受限制，特別是它可以利用所謂低級熱發電-如工業廢熱、垃圾燃燒熱、汽車排氣管的余熱以及太陽熱、地熱、海洋熱能等，一直吸引著人們的青睞。那么溫差發電器性能 、特點及應用是怎樣的呢?
一、溫差發電器性能
1 、溫差發電器分類
按照熱端工作溫度的高低 ,溫差發電器可分為以下 3 類: 1) 高溫發電器(700 ℃以上) ,所用溫差電材料主要是硅鍺合金; 2) 中溫發電 器(400～700 ℃) ,所用溫差電材料主要是碲化 鉛;3) 低溫發電器( 400 ℃以下) ,所用溫差電 材料主要是碲化鉍。按所使用的熱源種類 ,溫差發電器可分為 以下 4 類: 1) 放射性同位素溫差發電器 ,它將 放射性同位素 ( 如238Pu ,90Sr ,210 Po 等) 的衰變熱直接轉換成電能; 2) 核反應堆溫差發電器 ,它將反應堆中核燃料裂變產生的熱量直接轉換成電能; 3) 烴燃料溫差發電器 ,主要包括使用天然氣、液化石油氣、水煤氣等氣體燃料的發電器和使用煤油、汽油等液體燃料的發電器; 4)低級熱溫差發電器 ,將各種形式可利用的低級熱能(如余熱、廢熱) 直接轉變為電能。
2 、溫差發電器主要結構
溫差發電器的結構主要包括以下幾部分:1) 熱源; 2) 溫差電器件(含溫差電材料) ,將熱能直接轉化為電能; 3) 電極 ,聯接兩種不同類型溫差電器件之間的金屬 ,主要起電聯接、機械支撐及傳熱作用; 4) 絕熱材料;5) 外殼 ———散熱器;6) 輻射屏蔽與安全防護裝置; 7) 電壓變換和功率調節裝置。衡量溫差發電器總體性能的指標是熱電轉換效率、輸出電功率、輸出電壓、工作壽命、重量、體積、成本和可靠性等。
3 、溫差電材料
從溫差電材料研究與發展的狀況來看 ,早期利用碲化鉛( Pb Te) 作為溫差電材料 ,后來研制了 TA GS ( Te 、Ag 、Ge 、Si) 合金作 P 型元件( N型元件仍為 Pb Te) ,熱端溫度可達 600 ℃在百瓦級溫差發電器和通用型溫差發電器中又使用了新的溫差電材料硅鍺合金( Si Ge) ,熱端溫度可達 1 000 ℃,機械性能和抗氧化性能很好 ,高溫下不易蒸發 ,在真空和空氣中均能工作 ,對空間任務特別有利。近十年來 ,由于環境保護和軍事應用的需要 ,溫差電材料的研究重新引起人們的重視。目前 ,室溫附近最好的塊狀溫差電材料碲化鉍(Bi Te) 的無量綱優值 ZT 大約等于 1 . 0 ,為了與其它能量轉換系統相競爭 ,必須使無量綱優值 ZT 提高到 1 . 5～3 . 0 , 其途徑有三: 其一 ,研究新材料(過渡金屬的五價碲化物、準晶體、氧化物等) ; 其二 ,研究功能梯度材 料;其三 ,降低材料的維數。
二、溫差發電器的特點
1、溫差發電器熱電性能測試系統，涉及應用電子技術及熱工技術領域。其特征在于它含有緊貼在溫差發電器的熱面，為溫差發電器的熱面加熱的電加熱熱源單元;緊貼在溫差發電器的冷面、為溫差發電器的冷面降溫的循環冷卻水回路熱阱單元;采集溫差發電器熱面和冷面溫度，溫差發電器輸出的電流和電壓，循環冷卻水回路熱阱單元的流量、液溫，將上述數據進行處理和分析，輸出控制信號到電加熱熱源單元的數據采集和數據處理單元。
2、本系統測量的是整個溫差發電器的熱電性能，測得的數據直接反映了溫差發電器整體性能，還具有結構簡單，適應性強等特征。
3、溫差發電器熱電性能測試系統，其特征在于，它含有: 電加熱熱源單元:緊貼在溫差發電器的熱端面，為溫差發電器的熱端面加熱; 循環冷卻水回路熱阱單元:緊貼在溫差發電器的冷端面、為溫差發電器的冷端面降溫; 數據采集和數據處理單元:采集溫差發電器熱端面和冷端面溫度，溫差發電器輸出的電流和電壓， 循環冷卻水回路熱阱單元的流量、液溫，將上述數據進行處理和分析，并輸出控制信號到所述電加熱熱源單元。
三、溫差發電器主要應用
航天方面
美國自1961年起在二十多項空間任務中使用同位素溫差發電器做電源。這些同位素溫差發電器的輸出電功率從2.7W到300W,質量從2kg到34kg,最高效率已達6.7%,最高質量比功率已達5.2W/kg, 設計壽命為5年。例如著名的阿波羅登月計劃、飛向外層行星的旅游者、海盜號火星著陸器、伽利略飛船等都使用了同位素溫差發電器。1997年10月，美國成功地發射了探測土星的卡西尼行星際飛船，有3個同位素溫差發電器作電源。2006年1月，發射了探測冥王星的新視野號飛船，用1個RTG作電源。目前, 這些同位素溫差發電器的使用壽命都超過19年，有的已經工作30多年。
日常方面
同位素溫差發電器在地面和海洋開發中應用也日益增多�，F已使用的同位素溫差發電器功率范圍在幾毫瓦到數百瓦、上千瓦。主要用于燈塔、航標、海底聲納、海底微波中繼站、自動氣象站和地震測試站電源。
軍事方面
美軍研制了前沿陣地使用的機動性高、無聲、質量輕、能無人維護長期運行的液體燃料溫差發電器，供夜視裝置、雷達、導航設備、電臺和指揮系統使用。這種發電器可使用柴油、汽油等多種液體燃料，功率從幾十瓦到一千瓦，可便攜或可作車載輔助電源。加拿大環球溫差電公司生產的燃氣溫差發電器已經在世界許多國家的輸油、輸氣管線、通訊網絡上獲得了應用。
