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发动机基于发动机废热发电汽车电源系统改造

收藏本文 2024-03-10 点赞:5374 浏览:14652 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在能源日益紧张的今天,如何节约能源成为了不可回避的话题,目前汽车保有量增加势头迅猛,汽车已成为能源消耗的主要力量。针对汽车能源利用率不高的实际情况,如何把浪费的能源合理有效的利用起来成了当务之急。借助于温差发电技术将发动机排气废热转化成电能,并兼容到汽车现有电源系统中成为了浪费能源二次利用的一个有效途径。
关键字:温差发电 废热发电汽车电源系统

1、温差发电的介绍和应用

1821年,德国人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,其周围就会出现磁场,又通过进一步实验发现回路中存在电动势。这一效应的发现,为测温热电偶、温差发电和温差电传感器的制作奠定了基础。
温差发电的原理如图1所示: 将两种不同类型的热电转换材料N和P的一端结合并将其置于高温状态, 另一端开路并给以低温. 由于高温端的热激发作用较强, 此端的空穴和电子浓度比低温端高, 在这种载流子浓度梯度的驱动下, 空穴和电子向低温端扩散, 从而在低温开路端形成电势差. 将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块, 就可得到足够高的电压, 形成一个温差发电机。
温差发电在有微小温差存在的条件下就能将热能直接转化为电能, 且转换过程是一种全固态能量转换方式,既不需要机械运动部件, 也无气态或液态介质存在, 因此适应范围广、体积小、重量轻、安全可靠、移动方便、使用寿命长、对环境无任何污染等优点,是十分理想的电源. 温差发电目前主要用于油田、野外、军事等领域。另外,也可广泛用于小家电、仪器仪表、玩具及旅游业。 在军用电池、远程空间探测器、远距离通讯与导航、微电子等特殊应用领域具有“无可替代”的地位。在21世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下,随着保护环境、节约能源的呼声越来越

摘自:毕业论文 格式www.udooo.com

高、温差发电技术更成为引人注目的研究方向尤其是合理利用低品位的工农业生产废热进行温差发电。
图1 温差发电的原理

2、基于温差发电的汽车排气废热的利用

基于温差发电的基本原理,利用汽车排气废热,通过在排气系统中加装温差发电机来发电。温差发电机的设计既要在汽车排气系统内便于安装与拆解,也要提高温差发电效率。发电机的外部结构如图2所示,内部结构就是多个图1连在一起。废气入口和出口直接与排气管串联,利用主通道和副通道增加废气的接触面积,从而提高温端温度,排气废热温差发电机外面加装了散热片,可以利用车底高速流过的空气来降低低温端的温度,从而加大高低温端之间的温度差,提高温差发电效率。
图2 排气废热温差发电机

3、排气废热温差发电机与汽车电源系统的兼容

从目前温差发电技术的发展情况来看,虽然有些温差发电机能够产生较大功率和较高电压,但这样的温差发电机都是体积较大,质量较大,对安装的空间和技术还是要求较高的,所以在汽车排气系统实现的可能性不大。
目前汽车排气废热温差发电机的用途主要还是起辅助作用的,可以通过电路和设备的使用来改变汽车排气废热温差发电机与汽车电源系统(蓄电池)的连接方式(具体电路如图3),既能与蓄电池并联,为蓄电池充电;也可以与蓄电池串联支持汽车上的用电设备。
图3 排气废热温差发电机与蓄电池的连接

4、温差发电技术在汽车上运用的展望

随着环保意识的加强以及对传统能源未来枯竭的担心以及全球石油消耗的剧增而伴随的全球能源的不断攀升,越来越多的技术活动集中到新能源的开发及各类能源的综合利用方面,这自然而然将促进有商业价值的大规模温差发电的可行性进行广泛的研究,尤其是工业余热的开发利用。
目前由于半导体材料技术的限制,温差发电的应用还是受到了极大的限制,随着半导体材料技术的不断发展,在不久的将来,汽车排气废热温差发电机很有可能部分或者全部代替汽车发电机的功能。
作者简介:
周忠友,(1982—),男,黑龙江农垦人,湖州职业技术学院机电工程分院讲师,主要从事汽车维修与使用技术研究。

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