微小型热电发电器建模及优化设计研究

微小型热电发电器由于尺寸较小,接触内阻以及结构的覆盖层、导流层等对输出功率和热电转换效率都有不可忽视的影响。结合上述因素,并考虑到汤姆孙效应,建立了微小型热电发电器输出功率和效率的数学计算模型。并以最大功率或者最大质量(体积)比功率为目标函数,对最大功率时的负载电阻、电偶臂对数和电偶臂长度等性能参数进行了优化分析,得到了相应的计算公式,为进一步的设计提出了理论指导,并通过实验进行了性能分析验证。最后分析了微小型热电发电器新的加工工艺和发展动向。

微小型热电发电器研究进展综述

微机电系统(MEMS)的广泛应用推动了微型动力源的研究发展。微小型热电发电器(PowerMEMS)具有体积小、安静、无运动部件等优点,可用于多种特殊的场合。对国内外热电材料及微小型热电发电器的最新研究情况进行了概述,阐述了几种热电发电器的性能特点,并进行了对比分析。提出微小型热电堆方案具有体积小、功率密度高的特点,具有广泛的应用前景。讨论了微小型热电发电器的性能优化以及微加工实现的一些关键问题。