温差发电器，是一种静态的固体器件，没有转动部件，体积小、寿命长，工作时无噪声，而且无须维护，温差发电器具备寿命很长，应用环境和使用热源不受限制，特别是它可以利用所谓低级热发电-如工业废热、垃圾燃烧热、汽车排气管的余热以及太阳热、地热、海洋热能等，一直吸引着人们的青睐。那么温差发电器性能 、特点及应用是怎样的呢?
一、温差发电器性能
1 、温差发电器分类
按照热端工作温度的高低 ,温差发电器可分为以下 3 类: 1) 高温发电器(700 ℃以上) ,所用温差电材料主要是硅锗合金; 2) 中温发电 器(400～700 ℃) ,所用温差电材料主要是碲化 铅;3) 低温发电器( 400 ℃以下) ,所用温差电 材料主要是碲化铋。按所使用的热源种类 ,温差发电器可分为 以下 4 类: 1) 放射性同位素温差发电器 ,它将 放射性同位素 ( 如238Pu ,90Sr ,210 Po 等) 的衰变热直接转换成电能; 2) 核反应堆温差发电器 ,它将反应堆中核燃料裂变产生的热量直接转换成电能; 3) 烃燃料温差发电器 ,主要包括使用天然气、液化石油气、水煤气等气体燃料的发电器和使用煤油、汽油等液体燃料的发电器; 4)低级热温差发电器 ,将各种形式可利用的低级热能(如余热、废热) 直接转变为电能。
2 、温差发电器主要结构
温差发电器的结构主要包括以下几部分:1) 热源; 2) 温差电器件(含温差电材料) ,将热能直接转化为电能; 3) 电极 ,联接两种不同类型温差电器件之间的金属 ,主要起电联接、机械支撑及传热作用; 4) 绝热材料;5) 外壳 ———散热器;6) 辐射屏蔽与安全防护装置; 7) 电压变换和功率调节装置。衡量温差发电器总体性能的指标是热电转换效率、输出电功率、输出电压、工作寿命、重量、体积、成本和可靠性等。
3 、温差电材料
从温差电材料研究与发展的状况来看 ,早期利用碲化铅( Pb Te) 作为温差电材料 ,后来研制了 TA GS ( Te 、Ag 、Ge 、Si) 合金作 P 型元件( N型元件仍为 Pb Te) ,热端温度可达 600 ℃在百瓦级温差发电器和通用型温差发电器中又使用了新的温差电材料硅锗合金( Si Ge) ,热端温度可达 1 000 ℃,机械性能和抗氧化性能很好 ,高温下不易蒸发 ,在真空和空气中均能工作 ,对空间任务特别有利。近十年来 ,由于环境保护和军事应用的需要 ,温差电材料的研究重新引起人们的重视。目前 ,室温附近最好的块状温差电材料碲化铋(Bi Te) 的无量纲优值 ZT 大约等于 1 . 0 ,为了与其它能量转换系统相竞争 ,必须使无量纲优值 ZT 提高到 1 . 5～3 . 0 , 其途径有三: 其一 ,研究新材料(过渡金属的五价碲化物、准晶体、氧化物等) ; 其二 ,研究功能梯度材 料;其三 ,降低材料的维数。
二、温差发电器的特点
1、温差发电器热电性能测试系统，涉及应用电子技术及热工技术领域。其特征在于它含有紧贴在温差发电器的热面，为温差发电器的热面加热的电加热热源单元;紧贴在温差发电器的冷面、为温差发电器的冷面降温的循环冷却水回路热阱单元;采集温差发电器热面和冷面温度，温差发电器输出的电流和电压，循环冷却水回路热阱单元的流量、液温，将上述数据进行处理和分析，输出控制信号到电加热热源单元的数据采集和数据处理单元。
2、本系统测量的是整个温差发电器的热电性能，测得的数据直接反映了温差发电器整体性能，还具有结构简单，适应性强等特征。
3、温差发电器热电性能测试系统，其特征在于，它含有: 电加热热源单元:紧贴在温差发电器的热端面，为温差发电器的热端面加热; 循环冷却水回路热阱单元:紧贴在温差发电器的冷端面、为温差发电器的冷端面降温; 数据采集和数据处理单元:采集温差发电器热端面和冷端面温度，温差发电器输出的电流和电压， 循环冷却水回路热阱单元的流量、液温，将上述数据进行处理和分析，并输出控制信号到所述电加热热源单元。
三、温差发电器主要应用
航天方面
美国自1961年起在二十多项空间任务中使用同位素温差发电器做电源。这些同位素温差发电器的输出电功率从2.7W到300W,质量从2kg到34kg,最高效率已达6.7%,最高质量比功率已达5.2W/kg, 设计寿命为5年。例如著名的阿波罗登月计划、飞向外层行星的旅游者、海盗号火星着陆器、伽利略飞船等都使用了同位素温差发电器。1997年10月，美国成功地发射了探测土星的卡西尼行星际飞船，有3个同位素温差发电器作电源。2006年1月，发射了探测冥王星的新视野号飞船，用1个RTG作电源。目前, 这些同位素温差发电器的使用寿命都超过19年，有的已经工作30多年。
日常方面
同位素温差发电器在地面和海洋开发中应用也日益增多。现已使用的同位素温差发电器功率范围在几毫瓦到数百瓦、上千瓦。主要用于灯塔、航标、海底声纳、海底微波中继站、自动气象站和地震测试站电源。
军事方面
美军研制了前沿阵地使用的机动性高、无声、质量轻、能无人维护长期运行的液体燃料温差发电器，供夜视装置、雷达、导航设备、电台和指挥系统使用。这种发电器可使用柴油、汽油等多种液体燃料，功率从几十瓦到一千瓦，可便携或可作车载辅助电源。加拿大环球温差电公司生产的燃气温差发电器已经在世界许多国家的输油、输气管线、通讯网络上获得了应用。
