微温差电池：热能到电能的微型转化器

“微温差电池的进展.pdf”讨论了微温差电池的最新发展，这是一种利用塞贝克效应将热能直接转化为电能的微型化电源。这种技术结合了薄膜技术、微电子技术和微机电系统（MEMS）技术，使其在小型化和高效能方面具有显著优势。 微温差电池的基本工作原理基于塞贝克效应，它是指当两种不同的导体（例如p型和n型半导体）在温度差异下接触时，会在它们的接合处产生电动势。热能（Tc和Th表示冷端和热端的温度）通过这两个导体传递，导致电流（I）和电压（U）的产生。电池的伏安特性曲线表明，当外电路的电阻（rL）等于内部电阻（ri）时，功率（P）达到最大值，即pmax=ε²/4ri，其中ε代表塞贝克系数。 微温差电池的主要特点包括：首先，它能够利用各种类型的热源，如工业过程中的废热、暖气系统、太阳能甚至是人体热能；其次，由于其结构紧凑，体积小，适合于空间有限的场合；此外，安装简单，无需维护，且使用寿命长；最后，这种电池不会释放有害物质，对环境友好。 微温差电池的应用广泛，特别是在物联网中，可以作为传感器和无线发射器的电源。在工业过程中，它可以为控制器和执行器提供电能，例如在一个无线系统中，每年可提供高达14000mAh的电力（在3.3V电压下，热源温度为90°C，温差为25°C，持续8500小时）。此外，考虑到人体自身产生的热量，微温差电池也可用于人体健康监测设备的电源，特别是在进行日常活动或运动时，人体产生的废热可被有效地转化为电能。 微温差电池是一种具有巨大潜力的绿色能源技术，尤其在能源自给自足和环保应用中具有广阔前景。随着技术的进步，微温差电池的效率和应用场景将进一步拓宽，为实现可持续能源利用提供新的解决方案。