冷熱源微小型熱電電源的研究.pdf

1、隨著微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的快速發(fā)展，為MEMS提供電能的微小型功率器件（Power MEMS）逐步得到了廣泛的研制。微小型熱電電源是其中的一種得到開展的研究課題。 本文提出了冷熱源微小型熱電電源方案，它是在發(fā)電器兩端施加強(qiáng)制溫差并利用熱電效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)換為電能的一種器件。它包括冷源、熱源和微小型熱電發(fā)電器三個(gè)主要部件，具有壽命長、可靠性高、無污染、安靜無噪聲和無可動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn)。本方案在國內(nèi)沒有看見類似報(bào)道。 本文結(jié)合普通

2、熱電發(fā)電器的理論模型，考慮到湯姆孫效應(yīng)、接觸熱阻，焊料層和導(dǎo)熱覆蓋基板等因素的影響，建立了微小型熱電發(fā)電器的精確數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了性能優(yōu)化分析。在此基礎(chǔ)上研制了一系列的微小型熱電發(fā)電器。通過對(duì)一系列不同表面積尺寸、不同對(duì)數(shù)和不同高度的微小型熱電發(fā)電器進(jìn)行測(cè)試分析，得到了相關(guān)的性能參數(shù)，從而得到了尺寸和性能優(yōu)化的微小型熱電發(fā)電器件。其次，對(duì)電源的冷源進(jìn)行了研究分析。以保持冷源工作穩(wěn)定和一定工作時(shí)間為目標(biāo)，優(yōu)化選擇了冷凍冰作為冷源，并對(duì)冷源

3、腔進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。再次，對(duì)電源的熱源進(jìn)行了相關(guān)研究，分別對(duì)采用高貯能相變材料（PCM）、液體燃料和氣體燃料作為熱源進(jìn)行了研究分析，并對(duì)放射性同位素作為熱源進(jìn)行了初步的探討研究，其中，在國內(nèi)首次提出用PCM作為微小型電源的熱源。對(duì)微型燃燒器進(jìn)行了制作和加工，初步進(jìn)行了微燃燒的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 這里把冷源、熱源和發(fā)電器集成于一體，制作了幾種不同尺寸和規(guī)格的熱電電源，并測(cè)試了電源的輸出功率、效率和工作時(shí)間等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，研制的微型