溫差發(fā)電，利用海水的溫差進(jìn)行發(fā)電。海洋不同水層之間的溫差很大，一般表層水溫度比深層或底層水高得多。發(fā)電原理是，溫水流入蒸發(fā)室之后，在
低壓下海水沸騰變?yōu)榱鲃?dòng)蒸氣或丙烷等蒸發(fā)氣體作為流體，推動(dòng)透平機(jī)旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)交流電機(jī)發(fā)電；用過(guò)的廢蒸氣進(jìn)入冷凝室被
海洋深層水冷卻凝結(jié)，再進(jìn)行循環(huán)。據(jù)估算，
海洋溫差能一年約能發(fā)電15×10^8=15億千瓦。
中文名
溫差發(fā)電
含 義
利用海水的溫差進(jìn)行發(fā)電
原 理
在
低壓下水沸騰變?yōu)榱鲃?dòng)蒸氣蒸發(fā)
年發(fā)電
15×10^8=15億千瓦
目錄
1
原理2
案例3
應(yīng)用?
熱電制冷?
熱電效應(yīng)4
歷史原理
溫差熱發(fā)電技術(shù)是一種利用高、低溫?zé)嵩粗g的溫差，采用低沸點(diǎn)工作流體作為循環(huán)工質(zhì)，在朗肯循環(huán)( Rankine Cycle，RC) 基礎(chǔ)上，用高溫?zé)嵩醇訜岵⒄舭l(fā)循環(huán)工質(zhì)產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)透平發(fā)電的技術(shù)，其主要組件包括蒸發(fā)器、冷凝器、渦輪機(jī)以及工作流體泵． 通過(guò)高溫?zé)嵩醇訜嵴舭l(fā)器內(nèi)的工作流體并使其蒸發(fā)，蒸發(fā)后的工作流體在渦輪機(jī)內(nèi)絕熱膨脹，推動(dòng)渦輪機(jī)的葉片而達(dá)到發(fā)電的目的，發(fā)電后的工作流體被導(dǎo)入冷凝器，并將其熱量傳給低溫?zé)嵩?，因而冷卻并再恢復(fù)成液體，然后經(jīng)循環(huán)泵送入蒸發(fā)器，形成一個(gè)循環(huán)。
湯姆遜效應(yīng)的物理學(xué)解釋是：金屬中溫度不均勻時(shí)，溫度高處的
自由電子比溫度低處的自由電子動(dòng)能大。像氣體一樣，當(dāng)溫度不均勻時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱擴(kuò)散，因此自由電子從溫度高端向溫度低端擴(kuò)散，在低溫端堆積起來(lái)，從而在
導(dǎo)體內(nèi)形成
電場(chǎng)，在金屬棒兩端便引成一個(gè)
電勢(shì)差。這種自由電子的
擴(kuò)散作用一直進(jìn)行到
電場(chǎng)力對(duì)電子的作用與電子的熱擴(kuò)散平衡為止。
案例
美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鯊魚(yú)鼻子里的一種膠體能把海水溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送給神經(jīng)細(xì)胞，使鯊魚(yú)能夠感知細(xì)微的溫度變化，從而準(zhǔn)確地找到食物，科學(xué)家猜測(cè)，其他動(dòng)物體內(nèi)也可能存在類似的膠體.這種因溫差而產(chǎn)生電流的性質(zhì)與半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)類似，人工合成這種膠體，有望在微電子工業(yè)領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
溫差發(fā)電
美國(guó)舊金山大學(xué)的一位科學(xué)家在2003年1月30日出版的英國(guó)《自然》雜志上報(bào)告說(shuō)，他從鯊魚(yú)鼻子的皮膚小孔里提取了一種與普通明膠相似的膠體，發(fā)現(xiàn)它對(duì)溫度非常敏感，0.1℃的溫度變化都會(huì)使它產(chǎn)生明顯的電壓變化。
鯊魚(yú)鼻子的皮膚小孔布滿了對(duì)電流非常敏感的神經(jīng)細(xì)胞.海水的溫度變化使膠體內(nèi)產(chǎn)生電流，刺激神經(jīng)，使鯊魚(yú)感知到溫度差異.科學(xué)家認(rèn)為，借助這種膠體，鯊魚(yú)能感知到0.001℃的溫度變化，這有利于它們?cè)诤Ｋ幸捠场?div style="height:15px;">
哺乳動(dòng)物靠細(xì)胞表面的離子通道感知溫度：外界溫度變化導(dǎo)致帶電的離子進(jìn)出通道，產(chǎn)生電流，刺激神經(jīng)，從而使動(dòng)物感知冷暖.與哺乳動(dòng)物的這種方式不同，鯊魚(yú)利用膠體，不需要離子通道也能感知溫度變化。
應(yīng)用
熱電制冷
熱電制冷又稱作
溫差電制冷，或半導(dǎo)體制冷，它是利用熱電效應(yīng)（帕爾帖效應(yīng)）的一種制冷方法。
熱電效應(yīng)
1834年法國(guó)物理學(xué)家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲，在將兩根鉍絲分別接到直流電源的正負(fù)極上，通電后，發(fā)現(xiàn)一個(gè)接頭變熱，另一個(gè)接頭變冷。這說(shuō)明兩種不同材料組成的電回路在有直流電通過(guò)時(shí)，兩個(gè)接頭處分別發(fā)生了吸放熱現(xiàn)象。這就是熱電制冷的依據(jù)。
溫差發(fā)電
半導(dǎo)體材料具有較高的熱電勢(shì)可以成功地用來(lái)做成小型熱電制冷器。圖1示出N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶制冷元件。用銅板和銅導(dǎo)線將N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體連接成一個(gè)回路，銅板和銅導(dǎo)線只起導(dǎo)電的作用。此時(shí)，一個(gè)接點(diǎn)變熱，一個(gè)接點(diǎn)變冷。如果電流方向反向，那么結(jié)點(diǎn)處的冷熱作用互易。
熱電制冷器的產(chǎn)冷量一般很小，所以不宜大規(guī)模和大制冷量使用。但由于它的靈活性強(qiáng)，簡(jiǎn)單方便冷熱切換容易，非常適宜于微型制冷領(lǐng)域或有特殊要求的用冷場(chǎng)所。
熱電制冷的理論基礎(chǔ)是固體的
熱電效應(yīng)，在無(wú)外磁場(chǎng)存在時(shí)，它包括五個(gè)效應(yīng)，導(dǎo)熱、
焦耳熱損失、西伯克(Seebeck)效應(yīng)、帕爾帖(Peltire)效應(yīng)和湯姆遜(Thomson)效應(yīng)。
一般的冷氣與冰箱運(yùn)用氟氯化物當(dāng)冷媒，造成
臭氧層的被破壞.無(wú)冷媒冰箱(冷氣)因而是環(huán)境保護(hù)的重要因素.利用半導(dǎo)體之熱電效應(yīng)，可制造一個(gè)無(wú)冷媒的冰箱。
這種發(fā)電方法是將熱能直接轉(zhuǎn)變成
電能，其轉(zhuǎn)變效率受熱力學(xué)第二定律即柯諾特效率(Carnotefficiency)的限制.早在1822年西伯即已發(fā)現(xiàn)，因而熱電效應(yīng)又叫西伯效應(yīng)(Seebeckeffect)。
歷史
威廉·湯姆遜1824年生于愛(ài)爾蘭，父親詹姆士是貝爾法斯特皇家學(xué)院的數(shù)學(xué)教授，后因任教格拉斯哥大學(xué)，在威廉8歲那年全家遷往蘇格蘭的格拉斯哥。湯姆遜十歲便入讀格拉斯哥大學(xué) (你不必驚訝，在那個(gè)時(shí)代，愛(ài)爾蘭的大學(xué)會(huì)取錄最有才華的小學(xué)生)，約在14歲開(kāi)始學(xué)習(xí)大學(xué)程度的課程，15歲時(shí)憑一篇題為“
地球形狀”的文章獲得大學(xué)的金獎(jiǎng)?wù)?。湯姆遜后來(lái)到了劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)，并以全年級(jí)第2名的成績(jī)畢業(yè)。他畢業(yè)后到了巴黎，在勒尼奧的指導(dǎo)下進(jìn)行了一年實(shí)驗(yàn)研究。1846年至1899年，湯姆遜新回到格拉斯哥大學(xué)擔(dān)任自然哲學(xué) (即現(xiàn)物理學(xué)) 教授，1899年湯姆遜正式退休。
湯姆遜在格拉斯哥大學(xué)創(chuàng)建了第一所現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)室；24歲時(shí)發(fā)表一部熱力學(xué)專著，建立溫度的“絕對(duì)
熱力學(xué)溫標(biāo)”；27歲時(shí)發(fā)表《熱力學(xué)理論》一書(shū)，建立
熱力學(xué)第二定律，使其成為物理學(xué)基本定律；與焦耳共同發(fā)現(xiàn)
氣體擴(kuò)散時(shí)的焦耳－
湯姆遜效應(yīng)；歷經(jīng)9年建立歐美之間永久大西洋海底電纜，由此獲得“開(kāi)爾文勛爵”的貴族稱號(hào)。
湯姆遜一生研究范圍相當(dāng)廣泛，他在
數(shù)學(xué)物理、
熱力學(xué)、電磁學(xué)、彈性力學(xué)、
以太理論和地球科學(xué)等方面都有重大的貢獻(xiàn)。撇開(kāi)這些不談，回到“湯姆遜效應(yīng)”這個(gè)主題上來(lái)。在介紹湯姆遜效應(yīng)之前，還是先介紹一下前人所做的工作。
1821年，德國(guó)物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)，在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中，當(dāng)兩接觸處的溫度不同時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)，此所謂“
塞貝克效應(yīng)”。1834年，法國(guó)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家帕爾帖發(fā)現(xiàn)了它的反效應(yīng)：兩種不同的金屬構(gòu)成閉合回路，當(dāng)回路中存在直流電流時(shí)，兩個(gè)接頭之間將產(chǎn)生溫差，此所謂
珀?duì)柼?yīng)。1837年，俄國(guó)物理學(xué)家愣次又發(fā)現(xiàn)，電流的方向決定了吸收還是產(chǎn)生熱量，發(fā)熱（制冷）量的多少與電流的大小成正比。
1856年，湯姆遜利用他所創(chuàng)立的熱力學(xué)原理對(duì)塞貝克效應(yīng)和帕爾帖效應(yīng)進(jìn)行了全面分析，并將本來(lái)互不相干的塞貝克系數(shù)和帕爾帖系數(shù)之間建立了聯(lián)系。湯姆遜認(rèn)為，在
絕對(duì)零度時(shí)，帕爾帖系數(shù)與塞貝克系數(shù)之間存在簡(jiǎn)單的倍數(shù)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，他又從理論上預(yù)言了一種新的
溫差電效應(yīng)，即當(dāng)電流在溫度不均勻的
導(dǎo)體中流過(guò)時(shí)，導(dǎo)體除產(chǎn)生不可逆的
焦耳熱之外，還要吸收或放出一定的熱量（稱為湯姆孫熱）?；蛘叻催^(guò)來(lái)，當(dāng)一根金屬棒的兩端溫度不同時(shí)，金屬棒兩端會(huì)形成
電勢(shì)差。這一現(xiàn)象后叫湯姆孫效應(yīng)（Thomson effect），成為繼
塞貝克效應(yīng)和帕爾帖效應(yīng)之后的第三個(gè)
熱電效應(yīng)（thermoelectric effect）。
塞貝克效應(yīng)是導(dǎo)體兩端有溫差時(shí)產(chǎn)生電勢(shì)的現(xiàn)象，帕爾帖效應(yīng)是帶電導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生溫差（其中的一端產(chǎn)生熱量，另一端吸收熱量）的現(xiàn)象，兩者結(jié)合起來(lái)就構(gòu)成了
湯姆遜效應(yīng)。
