结题报告书周裔靖-汽车与交通工程学院-华南理工大学广州学院.docVIP

华南理工大学广州学院 “学生研究计划”(SRP)项目结题报告书 项目编号： JY130502 项目名称： 汽车尾气温差发电装置的设计 起止时间： 2013.4-2014.6 学生姓名： 周裔靖 学院专业： 汽车工程学院 车辆工程 联系电话： 电子信箱： 243003997@ 指导教师： 李淼林 华南理工大学广州学院教务处制 2014 年 6 月 10 日  项目名称 汽车尾气温差发电装置的设计 项目性质 发明、设计 □基础性研究 □应用性研究□社会调研□自主立题 教师指导选题汽车排气管材料研究论文（ 1 ）份； 4.□软件 （ ）份；5.设计 （ 3 ）份；6.□硬件研制（ ）份； 7.□获得专利 （ ）份；8.□心得体会 （ ）份；9.实物模型（ 1 ）份； 10.□其他 （ ）件，名称： 附件清单： 四、项目总结报告（以学术论文形式撰写，应包含项目实施过程中创新思维和创新实践方面收获，3000～4000字）： 汽车尾气温差发电装置的设计 摘要：汽车节能减排和提高发动机热效率是汽车工业界的研究热点。基于节能减排和尾气能量回收为目的，我们小组希望能以低成本开发设计一款小型并可加载在绝大多数的汽车上的尾气温差发电装置。我们选择了温差发电片作为回收尾气温差发电的核心部件，在汽车排气管上加装温差发电装置（在三元催化器前），利用高温尾气的作为热源给温差发电片的一个表面加热，在另一面水冷冷却，使发电片两面形成温差，从而产生电压。文中简要阐述了半导体温差发电的原理，利用汽车尾气余热和冷却液水冷形成温差发电。运用Solidworks设计了一种汽车尾气温差发电装置，并介绍了该汽车尾气温差发电装置的结构及其在汽车上的布置。 关键词：汽车；尾气；温差发电；发电片 一、背景 根据公安部的数据，2013年中国持驾照人数为2.8亿人民用汽车总保有量1.27亿辆10至15年后，中国预计将有10亿人持有驾照民用汽车总保有量增长至2亿辆。 图2-1 温差发电装置三维图 由于要降低成本，选择低端的半导体温差发电片，作为该温差发电装置的核心部件，而限制了热端的最高温度（不超过200℃），因此我们在发电片层与尾气通道箱体间设置一层油液隔热层。 又因为尾气进气端与尾气出气端，有一定的温度差存在，尾气通道箱体的前端容易加热。尾气通道箱体的温度分布不均，其前端温度较后端温度要高。箱体温度的不均分布会导致温差发电片的发电电压不稳定，而且容易损坏温差发电片。所以我们需要在箱体与油液层之间，布置一层石墨纸。石墨纸能有效地抵抗热能冲击，使热量均匀扩散。 2.1 汽车尾气温差发电装置的核心部件——半导体温差发电片 半导体温差发电的基本原理如图2-2所示。它是由两种不同类型的半导体构成一回路，当半导体的一端处于高温状态，另一端置于低温状态，两端便形成温差，从而产生直流电压。半导体温差发电具有无噪音、寿命长、性能稳定等特点。 （1）热电材料的选择 汽车尾气废热温差发电效率与热电模块的性能有直接关系。目前用于温差发电的热电材料大多是半导体，如图2-3所示。它具有体积小、重量轻、无运动部件、寿命长、移动方便、可靠性高以及无污染等诸多优点。无论汽车处于何种工况，该温差发电装置都可以实现对蓄电池进行稳定供电。在不同的温度范围内，热电材料的转换效率不同，其中热电转换效率较高的材料主要有如下几种，如表2-1所示。 表2-1 不同温度范围的热电材料选择 温度类型 温度范围/℃ 热电材料 低温