热电技术在废热回收的开发与应用

作者:钱伯章 文章来源:PROCESS《流程工业》》 点击数:54 发布时间:2017-08-01
普通汽车燃油产生的能量中,被有效利用的大约只有三分之一,其余的三分之二大都通过废热的形式直接排放到环境当中。在2015年,有5920万亿BTU的能量主要以热量形式被浪费掉。
热电技术在废热回收的开发与应用

1 热电转换材料的开发

日本和美国科研人员合作已开发出一种新型热电转换材料,其效率达到常规热电转换材料的约2倍。 据报道,日本大阪大学教授山中伸介和美国俄亥俄州立大学同行合作,使用铅和稀有元素碲的化合物并添加少量铊进行了实验。他们开发出的新材料在500摄氏度左右的温度下热电转换效率达到百分之十几,而常规热电转换材料的效率只有7%至8%。科研人员说,如果覆盖纳米金属薄膜,新材料可在更低温度条件下高效率地发电。

日本古河机械金属公司表示正在将热电转换材料作为汽车零件实用化,这种技术可以利用汽车排热发电。该材料是以锑为主要原料并混入镓等金属的化合物。相关组件放置于车辆发动机或排气装置附近,即可将受热值的约7%转为电能进行再利用。这可节省2%的燃料费用。古河机械金属公司“素材研究所”以锑为主体,通过加入镓、铟、钛等差异较大的金属的方式,形成了不规则的材料组织,即使材料部分受热,整体温度也很难升高。目前开发出的材料面积为5厘米边长的正方形,厚度为8毫米,重约140克。如果在上面受热达到720摄氏度的情况下,下面温度能够保持在50摄氏度,就可维持33瓦的发电功率。在实用化时,这一材料可放置于发动机排热位置,底部通过水冷方式维持低温。通常,汽车消耗的汽油能量仅有25%用于驱动车辆,另有一半则通过车身和排气管变为热量散失。新材料的使用,可以将7%的排热转换为车内电器所用的电能,这将减轻发动机负荷。据测算,如果使用20块前述新材料,就可以使汽车耗油减少2%。今后,古河公司还将继续提高这种材料的热电转换效率,并预计在3年内投入批量生产。此外,锑等材料虽系稀有金属,但目前看货源和成本尚不存在问题。

美国俄亥俄州立大学研究人员宣布,开发出一种新材料,拥有潜力可使发动机排放的废热转换为电力,从而可使汽车更有高效。研究人员表示,这种材料的热电转换效率是市场上目前材料的两倍。这类材料称之为热电材料,它们可在给定温度下将热量转换为电力。以前,商业上在热电发电机上使用的最高效率材料是称之为含钠碲化铅的合金,该合金效率因子为0.71。新的材料为含铊碲化铅,效率因子为1.5,比过去最好的材料效率因子高出一倍多。更重要的是,新材料在232~510℃之间效率最高,这正是一些电力系统如汽车发动机的典型温度范围。据专家分析,典型的汽油发动机产生能量仅约25%用于驱动汽车,近60%的能量通过废热散失掉,其大多数在发动机排气中损失掉。热电(TE)设施可捕获某些废热。将TE设施添置在汽车中也很实际,因为它无会被磨损的运动部件。这种材料如同常规热机(蒸汽发动机、气体或柴油发动机)那样可产生电力,它可与发电机相匹配,但它使用电子作为工作流体代替水或气体,并直接产生电力。同时,热电(TE)转换器与其他热机如电晶体相比也很小。研究人员通过将纳米尺寸结构如纳米线结合到材料中,从而可降低热传导性。研究团队发现,在近232℃下,这种材料可热转换为电力的效率因子约为0.75,接近于含钠碲化铅。但随着温度的提高,新材料的效率因子增大,至510℃峰值时效率因子达1.5。

日本和美国科研人员宣布合作开发出一种新型热电转换材料,其效率达到常规热电转换材料的约2倍。据报道,日本大阪大学教授山中伸介和美国俄亥俄州立大学同行合作,使用铅和稀有元素碲的化合物并添加少量铊进行了实验。他们开发出的新材料在500摄氏度左右的温度下热电转换效率达到百分之十几,而常规热电转换材料的效率只有7%至8%。科研人员说,如果覆盖纳米金属薄膜,新材料可在更低温度条件下高效率地发电。在工业生产等领域,大量的热能往往白白流失掉。例如,普通汽车引擎产生的能量约有60%在生成热量的过程中丢失。山中伸介说,新材料有望使没有被使用就浪费掉的能量得到更有效利用,这将对解决环境和能源问题起到一定帮助。山中伸介等人的研究成果已在美国《科学》杂志上发表。

美国能源部阿姆斯国家实验室(Ames Laboratory)的科学家宣布,发现只需在一种热电材料中掺杂1%的稀土元素,就可将热电材料的转换效率提高25%。据称,这是科学家首次如此大幅度地提高热电转换效率。阿姆斯实验室的科学家2010年就观察到,在热电材料中增加1%稀土元素铈或镱能显著提高其转换效率。为了弄清楚为何如此小的改变会对性能产生如此大的影响,该实验室的科学家施密特·罗尔使用固态核磁共振光谱对掺杂了稀土元素的热电材料进行了研究,并已证实:稀土元素改变了热电材料的晶体结构,或许因此改变了其热电性能。

几十年来,热电(直接利用热量发电)装置主要局限于采用基于价格昂贵的金属合金,如碲化铋(Bi2Te3)的复杂生产工艺,且可能产生毒性和其他环境影响。但是,近来有研究表明,有机半导体有望成为富有成本效益的替代解决方案,可直接利用液态溶液制成。这为热电领域开启了全新的可能性,包括大面积收集热能。瑞典研究人员在《自然材料》杂志上发表文章表示,他们通过控制一种有机导电聚合物的氧化水平–即电子构型,成功提升了该聚合物的热电效率,利用这种材料有助于开发出成本低廉、灵活度高且轻巧的有机热电装置,把废热和天然热转化为电力。在聚合物热电方面,迄今遇到的一大阻碍是如何开发出一种在性能上可媲美传统无机材料的热电聚合物。而现在,林雪平大学的Xavier Crispin和他的同僚们已在优化有机导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩)与甲苯磺酸盐(PEDOT-Tos)复合材料的效率上取得了一定的成功,并利用此类材料制成了热点发电机(TEG)的雏形。尽管该材料在室温下的热电效率仍比商用型Bi2Te3低四倍,但该研究团队称,这一效率已经接近节能装置的效能要求。据称,这是一种塑料或有机材料,特别是导电聚合物,第一次真正可以被视为[切实可行的]热电材料。不过,这种聚合物有待进一步的完善,其热电性能还不够强但此项研究带来了新的希望,表明导电聚合物材料经过改进后是不输于无机材料的。为优化这种聚合物材料的热电性能,研究团队将聚合物暴露在四(二甲氨基)乙烯(TDAE)分子的气雾下,对其氧化水平加以控制。进而通过中和其带正电的长链分子,改变了聚合物的电子结构。Crispin指出,在直接利用液态溶液加工热电材料成为可能后,有助于开发出低成本的生产方法,比如印制以生产大型热电发电机。该聚合物凭借其高灵活性还可用于其他新应用,比如把TEG集成到纺织品中。既然该材料能够用来制成热交换器,也意味着它能带来功能性最大化。

美国芝加哥西北大学宣布,正在突破将废热转化为电力技术,该大学研究人员开发了将岩盐的纳米结晶结合入碲化铅中,创建的材料可从热源如汽车排气系统和工业加工设备余热来产生电力。这种物质也可用于从太阳光产生电力。这种材料预计可使废热的14%转化为电力。西北大学的化学家、物理学家和材料科学家共同开发出这种材料,这一成果已发表在《自然化学(Nature Chemistry)》杂志上。半导体具有这种可发电的性质已在100多年前就已知道。为了使其成为有效的过程,必须要有正确的材料。纳米尺寸的材料使碲化铅具有改进的能量转化效率,但是纳米包含物也使电子散射,电子散射会降低整个传导性。在该研究中,西北大学团队提出首次在碲化铅中使用纳米结构,以减少电子散射和增大材料的能量转換效率。该设施可更有效地使10%~15%热量转变为更有用的能量如电力。汽车、化工、砖瓦生产、玻璃和其他工业都使用热量来制造产品,利用这一科学突破成果,可使系统更为有效。

美国明尼苏达州大学研究人员宣布,已证实开发出可将热量直接转化为电能的新方法,该方法釆用他们早期发现的多铁合金Ni45Co5 Mn40Sn10。研究人员表示,该材料可以利用汽车尾气余热产生可用于为电池充电的电力。其他可能的未来用途包括捕捉来自工业和发电厂热量或海洋温差能来发电。该研究团队正在研究将该技术推向商品化的可行性。这类多铁性材料组合了不寻常的弹性、磁性和电性能。这种合金Ni45Co5 Mn40Sn10,通过处于高度可逆的相变来达到多铁化,高度可逆的相变使一种固体转换成另一种固体。在这相变时,合金达到其磁力特性的变化,这类特性在能源转换装置中被利用。具体来说,这种合金在加热时,经历了低迟滞、可逆马氏体相变,从非磁性马氏体相转变为强的铁磁奥氏体相。当通过适当放置的永磁体被偏置时,通过相变加热,会造成磁矩向大值方向突然增大的转变。作为法拉第感应定律的结果,这驱动了在周围电路中产生电流。在理论上预测,在最佳条件下,其性能可与最好的热电相媲美。由于该合金低迟滞,这一概念可望在有应用前景的领域中,成为在小温差下将地球上保存的大量能量进行转换的可行途径。

美国普渡大学的研究人员宣布,正在开发一种技术,使用纳米技术,从热管或发动机部件收获能源,以潜在地回收工厂、发电厂和汽车被浪费的能源。

图1.   纳米晶体涂层纤维可望减少被浪费的能源

研究人员称,一个事实是,美国生产能量的58%被作为热量而浪费。如果能得到尽管只有10%的回收,也可使我们大大减少能源消耗和发电厂的排放。研究人员拥有他们业已开发的带有新“热电”物质的涂层纤维,见图1,纳米晶体涂层纤维可望减少被浪费的能源。当这类热电材料在一侧被加热时,电子就流向较冷的一侧而产生电流。这类涂层纤维也可望用于创建一个固态的冷却技术,它无需压缩机和化学制冷剂。这类纤维可以织成面料,用于制成可冷却的成衣。这类玻璃纤维被浸在含有碲化铅的纳米晶体的溶液中,然后暴露于热温下,过程称之为使晶体融合在一起的退火。这种纤维可缠在工厂和发电厂的工业管道上,以及汽车发动机和汽车排气系统上,用以重新捕捉大量被浪费的能源。这种 “能源收获”技术可大大减少被损失的热量。这一发现的研究结果已刊登在纳米快报杂志(journal Nano Letters)上。新方法可望成为放大到工业生产过程的方法,使大规模生产可行。研究人员已经证明材料可大多由玻璃组成,仅含有300纳米厚的碲化铅涂层。今天的热电设施需要大量昂贵的元素碲,而这种材料只含有5%的碲。设想的大量涂装生产,可使纤维采用快速卷轴到卷轴的过程。

维也纳科技大学的研究人员于2013年9月23日宣布,正在开发一种新的、更高效的热电材料:含铈的金属间包合物(为晶体,其中主原子被封闭在笼状空间)。他们的工作成果已发表在《自然(Nature)》杂志上。这些包合物显示出有显着的热性能。研究人员想出了主意捕获铈原子,因为它们的磁学性质特别会引起各种有趣的互动。早期的尝试将磁性原子如稀土类金属铈组合入笼形结构获失败。维也纳科技大学普罗科菲耶夫教授在镜子烘箱中藉助于晶体生长技术,现在已经成功地创建了由钡、硅和金制成的笼形物,可包封单个铈原子。材料中的电子的热运动取决于温度。在热侧,与冷侧相比,有更多的热运动,从而使电子向较冷的区域扩散。因此,电压在热电材料二侧产生。实验结果表明,铈原子可使材料的热电势增加50%,因此可以得到高得多的电压。此外,笼形物的热导率是很低的。这也是重要的,因为否则任何一侧上的温度将会发生平衡,而无电压将保持。

韩国集成纳米结构物理IBS中心、三星先进技术研究院和Kangwon国立大学纳米应用工程部,与美国加州理工学院材料科学系的研究人员于2015年4月3日宣布,开发新的生产方法生产廉价和更高效的热电材料,已开发出一种新的方法,可用于制取新的更高效的热电碲化铋锑合金(Bi0.5Sb1.5Te3)。有关测试报告的论文已发表在《科学(Science)》杂志上,在320 K (46.85 ˚C)下,在320 K的1.86 ±0.15范围内,对于30个样品,效率(zT)达到2.01,为行业标准的近一倍。当熔纺合金在Peltier冷却器中被使用时,结果也很重要。这种新材料在300 K(26.85°C)下能达到81 K的温度变化。

这类热电材料的性能采用无量纲的品质因数(zT)进行了评估,它取决Seebeck系数、导电性,和晶格热导率,与绝对温度(T)。联合团队,包括IBS研究人员, 使用被称为液体-流动辅助烧结的过程,其可将所有的三种锑、铋和碲颗粒结合成一种合金(Bi0.5Sb1.5Te3)。额外的融化碲被用作为颗粒之间的液体,帮助使它们融合成固体合金,过剩的液体Te在过程中被驱逐。通过创建合金这种方式, 融合颗粒之间的结合,也被称为颗粒边界, 扮演了一个特殊的属性。传统烧结的Bi0.5Sb1.5Te3是厚的、粗糙的接合,导致低的温度和电导率。而新的液相烧结造成颗粒边界接缝是有组织的和对齐的,称为位错排列(图2)。这些位错阵列可大大减少热传导, 导致热电转换效率的提高。

图2.    在Bi0.5Sb1.5Te3中颗粒边界上位错排列的产生

2015年8月,欧盟第七研发框架计划(FP7)科技成果中的部分新型热电材料已成功推向市场。应用这些新型热电材料研制开发的便携式热电发生器装置,为野外勘探旅行提供电力;开发的汽车座椅恒温技术,正在汽车制造业推广应用。新型热电材料采用现代纳米结构合成技术,主要由三大类材料组成:硅基复合材料、碲基复合材料和金属硫化物复合材料。热电材料通过“热”端和“冷”端之间的温度差产生电流,导电隔热特性愈好效率愈高,一般情况下热梯度愈大发电效果愈好。

知名学术期刊《科学》于2015年11月30日发表北京航空航天大学科学家主导的国际科研团队在热电能源材料硒化锡应用方面的一项突破性研究成果。此研究使硒化锡在新能源领域的实际应用迈出了关键一步。热电转换技术是一种利用半导体材料直接将热能与电能进行相互转换的技术。随着环境保护形势日益严峻,研究和开发清洁能源已成为全球科学研究的重点领域。热电转换技术凭借系统体积小、可靠性高、不排放污染物质、适用温度范围广等优势被重点关注。北航国际交叉科学研究院热电能源材料研究室主任赵立东教授经过大量研究,发现物质硒化锡具有低热传导、储量丰富、环境友好等特质,是一种颇具潜力的热电能源材料,但其硬伤在于导电性能较弱。考虑到硒化锡的层状晶体结构,赵立东大胆猜想,在其层面内可能具有不错的导电性能。通过实验他成功验证了预期,并很快被西班牙及美国学者进一步证实。明确了内部的导电性良好后,仍有一因素制约硒化锡的应用。硒化锡材料在300-773K温度范围内热电优值(热电转换效率)很低,这限制了硒化锡在这一重要温度区间的使用。通过反复实验,研究人员发现,利用硒化锡的特殊电子能带结构和多谷效应,可提高其导电性和温差电动势,从而获得300-773K温度范围内较高的电传输性能,使得硒化锡的热电优值整体提高。这意味着开发一种同时具备性能优异、储量丰富的热电能源材料已成为可能。

来自美国加州能源委员会(CEC)200万美元的资助,使伯克利实验室与Alphabe能源公司于2017年4月14日创建了具有成本效益的热电废热回收系统, 用于减少工业部门和与电力相关的碳排放使用的能源。ICF国际公司估计, 这样一种系统可以每年节省320万MWh的能源, 同时可增加电气的可靠性。一些工业设施, 如发电厂、水泥厂、采矿和生产设施, 以及石油和天然气业务,在加州有超过763 MW的发电潜力来自废热, 美国的废热发电潜力大约为15000 MW。然而, 大多数现有的热电材料因几个因素而受限, 包括高成本,低效率,在超过400摄氏度温度下无法可靠地运作。伯克利实验室汇集了在能源技术领域的科学家,正在努力克服这些障碍。与Alphabet能源公司的合作中,他们将开发一种具有成本效益的过程来创建从硅纳米线阵列建造的先进的热电材料。商业上适用的热电技术将热转换成电能的效率不到5%。该技术在石油和天然气与汽车行业已拥有一些市场。Alphabet能源公司是总部在美国加州Hayward的高新企业,创建于2009年,使用由伯克利实验室许可的纳米技术。他们正在开发基于硅纳米线先进的热电材料,转换效率为10%或更高,能够操作的温度高达800摄氏度。较高的操作温度也开辟了从烟气捕获高温废热增加电力生产新的可能性。CEC的资助将使伯克利实验室和Alphabe能源公司开发原型设施,验证其用于高温热电转换的性能。

2 产业化进展

日本建筑设备制造商Komatsu(小松)公司宣布开始正式商业化生产和销售热电发生(TEG)模块,见图3。Komatsu公司热电发生模块基于铋(Bi)和碲(Te)材料,在高温侧280 °C和低温侧30 °C温差时,热电转化效率为7.2%。在这样的条件下,最大产出为24W/每个模块,电密度约为1 W cm-2。模块尺寸为50mm x 50mm x 4.2mm(不包括导线),重47g。最大产出时,电流为8V电压3A。与市场上相似产品相比,Komatsu热电发生模块产出的电密度要高出50%。Komatsu公司的热电发生模块应用领域是从其柴油发电建筑设备的排气中产生电能。该热电发生模块(最少50片)的售价为3万日元(334美元)。

图3.  Komatsu公司热电发生模块

大众汽车公司宣布正式开发出装设有用于废热回收热电发生器(TEG)的原型汽车。在高速公路驱动条件下,从热电发生器(TEG)可产出600W电力。由热电发生器(TEG)产生的电力可供汽车电力需求的30%,从而可减少汽车机械负载(交流发电机),并可减少燃料消耗超过5%。

另外,BMW和DLR(德国宇航局)也开发了一种热电发生器(TEG)系统,最大输出电力为200MW,已成功应用于汽车行驶超过1.2万km。BMW与通用汽车公司(GM)将热电发生器(TEG)系统与汽油动力系统相集成,BMW计划于2010~2014年在系列5型汽车中采用热电发生器(TEG)系统。

美国能源部宣布,将加快热电转换材料应用,其拓展应用包括汽车以及其他方面,如从工业过程、地热、静止式发电设备(燃气轮机和柴油机)、铁路、船舶和非高速公路设备,将废热转化成电力。

美国能源部汽车技术(VT)行动计划将支持汽车开发和应用热电转换材料。据此,预计在5年内,第一代热电转换器可将发动机废热转换成电力,在汽车市场上获得商业化应用。

福特汽车公司和通用汽车公司开发汽车热电采暖、通风和空调(TE HVAC)系统。TE HVAC系统可替代现代汽车采用R-134a制冷剂的空调,R-134a对全球变暖的潜在影的比二氧化碳(CO2)要高出1300倍。

美国国家科学基金会(NSF)工程理事会与美国能源部(DOE)联合发布实施方案,开发热电废热回收设施以应用于汽车废热回收。NSF-DOE合作的目标是开发关键的技术使汽车排气系统的废热能有效地转换成商业化可用的电能,双方将实施优势互补。将在3年内对汽车热电废热回收项目投资900万美元。

固态能量转换概念涉及热电设施,它可望使排弃的废热转换成电力。而大块半导体热电设施的效率典型的在6%~8%,最近的发展已提出使效率提高到20%以上。当与汽车排气系统进行集成时,由于减小了发动机负荷,潜在地可节约燃油5%。

汽车热电废热回收也可为其他废热经济地转换提供一种方法,汽车排气废热转换成电力将提供以下发展机遇:(i)降低燃料消耗,(ii)减少排放。

典型的热电设施由多种材料组成,包括不仅仅是热电材料,而且也应有从热电材料抽取电力所需的电力链接。材料之间存在的多个界面和横跨的系统层面可使无用的热和电接触电阻在内外进入热电设施,而可能会使性能降级。不同材料热扩散系数的搭配也可大大影响到热电设施使用时间和寿命。

关键之点是由热电设施最终产生的电量,这直接与热电材料中的温度分布有关。成功的关键至少有三点:

1. 材料。除了寻求改进热电材料的能量转换效率外,材料本身的成本和适用性也必须考虑。

2. 热管理。建立热电设施中的温度分布,这直接与热管理相关,尤其是冷端和热端。

3. 耐用性。

4. 界面。各种不同材料之间的界面。

5.. 热阱设计。由热电设施产生的电力应最大限度地减少设施和周围环境之间的热阻。

伯尔尼(Berner)高等专业学院和瑞士研究与服务集团的研究人员正在开发汽车热电发生器以应用于汽车废热回收,它可集成在消音器中,见图4,而不是作为一个单独的热电发生器(TEG)单元设置在排气线上。该热电系统在现有系统和项目相关理论,以及采用不同测试评估余热回收潜力研究后而得以开发。研究团队利用模型描述了发电器在简化条件下的运转行为,尤其关注了发电对排气流量与排气温度之间的依存关系。其设计的优点之一,是集成发电器的流量阻力可保持在较低水平,没有任何其他附加的部件,与此相反,在排气线上设置单独的TEG则需要复杂的旁路系统,会为因设置换热元件而引起背压。为了避免不使用有助于调节温度的旁路系统而造成的过热,该TE设施使用了机械式双金属贴,用以当达到最高工作温度时可使热源模块能脱离接触。为了验证理论值和了解这类回收系统的有关行为,他们建立了以大众汽车公司途安(Touran)消声器为基础的原型和进行了测试。根据初步结果,他们认为该系统可以被优化,并制成集成在消音器上有20条腿的氧化物热电模块。随着进一步的改进和提高转换效率,回收的能量将可高达满足汽车的电力需求,从而可提高燃油效率高达5%。

图4.   集成的汽车废热回收热电系统

Tenneco和Gentherm公司(原BSST/Amerigon)属美国能源部(DOE)财团的组成部分,现正在积极开发热电发生器(TEG)用于捕获车辆中的废热,以应用于车辆的电力系统。应用于轻型车辆的热电发生器(TEG)的第一个原型设施已于2013年9月在2013年法兰克福IAA车展上展示。与Tenneco和Gentherm的合作伙伴是宝马和福特,以及加州理工学院和美国国家可再生能源实验室。Gentherm已可供应模块化的圆筒状热电墨盒,可用于使排气管排出的废热转换成电能。Tenneco公司已将热电发生器(TEG)集成入墨盒,热电发生器(TEG)包括一个独特的热交换器。图5示明TEG组件(墨盒)和TEG架构概念。该项目的目标是通过将发动机废热直接转化为有用的电力提供给轻型车辆应用,可改善5%的燃油经济性。热电材料被夹持于墨盒上,墨盒的一侧暴露于热的废气,另一侧与发动机冷却液接触。热电材料上存在温度梯度的结果,使之有连续的电流流动,电流然后重新分配给车辆使用。TEG的模块化设计使其可根据车辆的设计具有扩展性,使其可更具成本效益的集成到车辆的排气系统中。

图5.   TEG组件(墨盒)和TEG架构概念

GMZ能源公司是高温热电发生器(TEG) 解决方案开发的市场领导者,该公司于2014年12月3日已成功示范了1,000W TEG,设计用于布莱德雷战车(Bradley Fighting Vehicle)柴油发动机的废热回收。该公司于2014年6月已示范200W 柴油发动机TEG(图6)。该公司将五个200 WTEG集成到一个单一的1000 W柴油发动机解决方案中, 直接将排气余热转化为电能,提高了燃油效率和降低了成本。通过这一示范, GMZ已经成功地达成了下一个里程碑,即由美国陆军坦克汽车研究、开发与工程中心(TARDEC)和由美国能源部(DOE)资助的150万美元的车辆效率计划。GMZ公司的TEG示范了超过1000W的连续电力输出,在测试期间没有性能退化。为了模拟车辆性能,该单元通过直接连接到发动机测试单元一侧的15-升 V8柴油机的排气进行了测试。在约80升(2.8立方英尺)下, GMZ的TEG大小为TARDEC计划指定尺寸需求的不到三分之一。

图6.   美国军方在布雷德利战车开始测试GMZ公司 1000 Watt TEG

战场燃料成本为每加仑从40美元到800美元, 美国军方对热电技术特别感兴趣, 其机体坚固,有长的使用寿命, 由于其为固态设计不需要维护。

GMZ专利的half-Heusler材料是唯一适合军事应用的材料。该1000W TEG特征是有增强的机械完整性和高温稳定性,由于采用了GMZ专利纳米结构方法。GMZ的TEG还,掩盖了发动机噪音, 减少了热结构(图7.)。

图7.  GMZ公司 1000 Watt TEG示意图

该TARDEC TEG集成了GMZ的TG8-1.0 TE模块, 这是第一个商用模块,电力密度大于1W/cm², 操作温度高达600°C。该公司目前已向全球大型OEM生产商销售这些模块。GMZ最近还引入了一种新的热电模块TG16-1.0,能产生TG8-1.0两倍的电力。GMZ期待着实现低成本的TEG技术广泛应用于商业市场, 包括长途卡车、重型设备和轻型汽车。

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