熱電半導體是采用熱電效應將熱能和電能進行直接轉換的一種無污染的綠色能源產品。其中溫差發電是利用熱電材料的Seebeck效應,將熱能直接轉化為電能,不需要機械運動部件,也不發生化學反應,環保長壽。美國能源部、日本宇宙航天局等發達國家的相關部門都將熱電技術列入中長期能源開發計劃,我國也將熱電列入國家重點基礎研究發展計劃(973)的大規模發展的新能源計劃中。在21世紀全球環境和能源條件惡化、燃料電池又難以進入實際應用的情況下,熱電技術更成為引人注目的研究發展方向。熱電半導體行業在全球來說作為一個新興行業,每年以超過1倍的速度增長。
生活中可穿戴設備所需的工作電源通常由電池提供,商用電池存在體積龐大、電池壽命有限、需要頻繁充電等問題,這些問題限制了可穿戴設備的便捷和舒適性。柔性可穿戴熱電發電器產生的電量可以為所需的功率在微瓦(uW)級別的可穿戴電子微型設備(如無線實時監控和血壓傳感器)提供電量支撐。人體的總散熱量約60-180W,若轉換效率約為1%的熱電發電器捕獲該熱量,則產生的最高功率將約為0.6-1.8W,這功率足以為許多微型可穿戴設備供電。柔性可穿戴熱電發電器具有可變形、可拉伸、耐久、無需更換、機械穩定和質輕等性能。發電器一旦安裝完畢無需更換,存在溫差即可輸出功率。可穿戴熱電發電器不僅能夠適應人體可變的曲面而且還具備穿著舒適、透氣、低毒、輕質和可洗等優點。
圖1為發電模塊和制冷模塊組
目前成果處于小試階段,有樣機。
本產品主要用于取代微型電池,即利用人體與外界環境存在的溫差作為可穿戴熱電發電器的動力來源,將人體的低品位余熱轉化成可用的電壓和輸出功率。除了作為微型器件的功率和電壓來源,產生的電壓和電流也可以應用于信號源進行在線監測。如果進行順利,本產品還可以與信號放大器相結合產生更大電壓和輸出功率。國外已在軍事、航空、醫學等領域廣泛應用,目前國內沒有專門公司生產和可穿戴熱電發電器相關的產品。
掃碼關注,查看更多科技成果