熱能采集與存儲:完美結合
P/A=ηQ/A (2)
TEG與存儲器件的組合
根據熱源的穩定性情況,熱電發(fā)生器在作為電源的實(shí)際應用中,可以選擇以下兩種方式之中的一種:若熱源足夠大且穩定,則直接使用;通過(guò)為電池或其他能量存儲器件充電的方式使用。
對帶有TEG的電池充電最簡(jiǎn)便的方式是為電池提供恒定電壓或恒定電流。當然,如果電壓或電流非常大,可能會(huì )出現損壞電池的情況。
如果在TEG選型時(shí)將其充電電流或充電電壓與電池的放電率相匹配,則電池可以一直保持在充電狀態(tài),而且不會(huì )受到損害。這種充電方式被稱(chēng)為對電池的微流充電。這將使電池保持高容量。它是最慢的電池充電方法,同時(shí)也是最便宜與安全的方法。大部分可充電電池,特別是鎳鎘電池或鎳氫電池,具有一定的自放電速率,這意味著(zhù)即使在沒(méi)有用于為設備供電的情況下,它們也會(huì )逐漸放掉電量。
此外,還有很多其他方法,例如,定時(shí)器型、智能型、感應型和脈沖型。由于不需要額外增添任何穩壓電路來(lái)監控電池并調整充電速率,在使用TEG和電池的集成器件時(shí),微流充電是最有可能被采用的方式。
熱電發(fā)生器作為能量轉換的一個(gè)途徑,已經(jīng)引起了人們的興趣。這些器件是非機械的,這意味著(zhù)它們將非??煽?,但使用這些器件還存在一些限制。
TEG用于能量轉換必須存在熱流量。該熱流量必須通過(guò)TEG流入與流出。這表示必須具有某種類(lèi)型的排熱或散熱路徑。
關(guān)于TEG的一個(gè)常見(jiàn)誤解是,只要將它們放入熱的環(huán)境中就會(huì )自動(dòng)產(chǎn)生熱流量。開(kāi)始時(shí)會(huì )出現電流,但很快整個(gè)TEG將達到熱平衡(各處溫度相同),通過(guò)TEG的熱流量將終止,電流也會(huì )隨之停止。
另外一個(gè)興趣點(diǎn)是,器件外的熱流量會(huì )影響附近區域系統的熱力學(xué)特性。這是因為T(mén)EG具有較高的熱阻。
如此高的熱阻會(huì )導致在TEG方向上的熱流減慢,進(jìn)而導致用于熱源的器件溫度上升。這是由從器件到周?chē)h(huán)境增大的熱阻造成的。為此,用于發(fā)電的TEG最好使用在器件具有一些溫度余量的情況,即器件目前的工作溫度尚未接近溫度上限。
由于可以通過(guò)為排出的熱量提供良好的熱通道的方法來(lái)提高模塊性能,因此,提供高導熱通路是有好處的。對于小封裝而言,典型方法是通過(guò)它們自身的電氣連接實(shí)現,而且根據其運行特性,這種程度的熱管理可能已經(jīng)夠用了。對于更高熱密度的封裝,熱管理中可能需要使用導熱饋通或導熱端。
將熱電發(fā)生器與電池和能量單元結合在一起時(shí),可為許多自助式自供電應用提供一種理想的能量解決方案。這種解決方案可通過(guò)消除電池更換的高額成本來(lái)降低設備所有者的總成本。該途徑基于能量獲取技術(shù)實(shí)現了“即時(shí)”電源解決方案,顯著(zhù)地降低了供電所需的空間,并改進(jìn)了免維護運行的嵌入式設備的性能。
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