低温余热发电现状（温差发电技术可实现）

人体与环境温度存在温差，利用温差发电技术，完全可以实现人体体温发电，产生电压，实现“体温充电宝”功能简单又方便。

什么是温差发电技术？

1821年，德国人塞贝克（Seebeck）发现，在两种不同金属（锑与铜）构成的回路中，如果两个接头处存在温度差，回路中就存在电动势，这就是塞贝克效应。

温差发电技术，它是利用热电半导体材料的温差电效应—赛贝克效应，将热能直接转换为电能。

热电半导体利用塞贝克效应实现温差发电。N 型半导体和P 型半导体上端通过导流片连接，下端则由闭合电路连接。对其上端加热，另一端散热，在温度梯度下半导体冷热两端载流子分布发生变化，由N型半导体和P型半导体组成的回路中由于有温差电动势存在而产生电流。

这种效应所形成的电压很小，通常只有毫伏甚至微伏级别，其能够输出电流也比较小。但是通过多个单元的串并联组合，即可增大其输出电压和电流，构成规模发电装置。

“体温充电宝”如何实现？

只要存在温差，温差发电模块就能发电，产生电压。人体与环境温度常存在温差，利用温差电技术完全可以转化为电能为手机充电。由于温差发电的效率问题，要想达到手机充电所需的电压和电流，需要足够的温差和发电器件组合。人体一端的问题相对固定，另一端的温度要高于或低于人体端才可以。

正常情况下，人体会发出红外波，人体基础代谢24 h 内会产生大量的热能。人体的主要散热部位是皮肤，当环境温度低于体温时，大约70%的体热通过皮肤的辐射、传导和对流散热消耗掉。四肢末稍皮肤温度最低，越接近躯干、头部，皮肤温度越高。

手机锂电池的额定电压一般为3.6V-3.7V。人体皮肤单位面积单位时间辐射的热量约为32.65 W/m2，由能量转换定律可知，面积为1 平方米的人体皮肤辐射1 小时的能量约为32.65 Wh，如果以0.2 C（160 mA）的充电率给锂离子电池充电，则需要5 小时可充满能量为2.88 Wh的锂离子电池, 其能量转化效率的理论值约为1.76%。前苏联人Telkes在1947年研制出的一台温差发电器，其发电效率已经达到5%。因此，利用人体的体温为手机充电在能量转换方面是完全可以实现的。

但是，由于环境温度不稳定，热源和冷源两者之间的温差很难稳定，则半导体热电材料产生的电压就很难稳定，不满足锂离子电池充电要求，为此必须对电压进行稳压处理后才可给锂离子电池充电。

体温与外界环境之间的温差较小，发电模块产生的电压也较小，采用升压器件可解决过多热电材料发电模块串并联问题。一般情况下，可以利用升压DC/DC 转换器件来现升压和稳压。

热电材料性能是温差发电系统的核心。一般用温差电优值评价热电材料性能，它与塞贝克系数、热导率和电导率有关。目前器件转换效率最高已经达到10%以上。

温差发电具有广阔的未来

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，已经成为电源研发的热点。纵观我们周围，温差发电的利用机会太多了，因为在我们的周围有着太多的“余热”可以利用，比如，废汽热、废水热、废火热等。

温差发电技术是绿色环保的发电技术，是一种新的能源产生形式，可将低品位热源的热量有效地转化为电能，减少了能量消耗，缓解了环境污染。未来随着高性能温差电材料制备、元件器生产、装置热电性能等关键技术的突破，相信在能源资源紧张的今天，温差发电应该会有一席之地。