能量收集和储能技术发展研究现状

菜单

热电转化热电转化技术，主要是使用半导体的温差发电技术。温差发电技术是一种固态能量转换方式，能够直接将热能转化为电能。它具有无运动部件、体积小、质量轻、移动方便和可靠性高等特点，是绿色环保的发电技术。自从1821 年塞贝克效应被发现以来，温差发电技术的发展已经历了近两个世纪。但是直到20 世纪中期，随着半导体热电转换材料的出现，该技术才开始应用在地球卫星电力系统等尖端领域中。近年来，科技和制造业的进一步发展使得温差发电模块的成本大幅降低，为温差发电技术在工业和民用产业的应用提供了条件。目前，国内的相关研究主要集中在温差材料方面，目的是获得优值系数更高的温差材料，而对于实际完整结构的温差发电器工作性能方面的研究尚不深入[20]。根据发电器实际结构及尺寸建立了温差发电器热电耦合分析数学模型，通过理论及数值方法分析了温差发电器带负载工作的情况下出现最大输出功率时的负载与发电器内阻不一致的现象。而随着技术的发展，微型化的热电发生器已经开始崭露头角。通过对半导体的表面微加工，增加半导体的有效热接触面积，提高了热电的转化效率，也使得整个发电设备小型化成为可能。60927

光电转化光电转化的技术已经比较成熟。光电池是在光线照射下,直接将光量转变为电动势的光学元件,它的工作原理是光生伏特效应。简称光伏效应。(光生伏特效应是光照使不均匀半导体或均匀半导体中光生电子和空穴,并在空间分开而产生电位差的现象。即将光能转化成电能)在有光线作用时P N 结就相当于一个电压源。目前太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种[21]。单晶硅太阳能电池变换效率最高,已达20％以上,但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低,但价格最便宜,今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。

其他目前主要有三种能量转换形式可以实现环境振动能到电能的转换，即:压电转换、电磁转换和静电转换。其中，压电转换具有能量密度高、工作可靠、适应性强等突出优点。压电能量收集技术的基础研究工作主要是从压电陶瓷材料的特性以及影响其发电因素等方面展开的，论文网这些理论研究解决了压电陶瓷材料在实际应用中的问题，也为压电陶瓷材料在更广阔的范围应用打下了坚实基础[17]。压电能量收集研究在日本及欧美等国家开始比较早，而国内对压电发电的研究尚处于初级阶段。目前压电方式的优点是结构简单、便于制造，可以采用成熟的微电子工艺制造，并与相关电路单片集成。

仪表供能为了使仪表能够更长的时间，围绕电能这个关键点，可以从三个方面进行改善。最容易想到的便是增加电源的容量，其次是降低仪表的功耗，最后一点便是利用能量转化的方式从工作环境中获取电能来补充电源的电能。目前已有很多的微功耗仪表运用了以上的能量转化方式作为自身的电力来源。当然现在依然有许多的仪表使用的是普通电池，充电电池，电网供电等传统方式。而随着人们的要求不断提高，以及仪表的功耗进一步的降低，相信很快对电池的依赖就会下降。尤其是对于那些需要长期工作的设备，越是能够通过从环境中获取所需能量进行工作，越是能够减少对电池的需求，便能够越广泛的应用于各个领域中。