基于热电转化领域的热电转化充电设备使用探究

冯泰翔，王保来，刘金喜，高宇，刘帅

兰州财经大学陇桥学院 ， 甘肃省兰州市 ， 730101

摘要

热电转化技术长期被人们所研究，新时代是一个信息化时代，我们大多的时候都要携带手机获取外部信息以及与他人进行交流，外出时需要携带庞大的充电宝进行电量补给，为出行带来一定的不便。为解决此现象，这种新型装置与手机达到无线连接、无限的能量来源、无主要污染的“三无”目的，并且在以后的应用中体现出这种新型装置的价值。

关键词：热电转化；太阳能；“三无”充电装置

1. 国内外研究情况

对于热电转化的研究，国内外学者已经有数百年的相关研究，我们对于热电转化充电设备的探讨也是基于这些研究之上，主要目的是达到将人体以及相应热能转化为电能进行储存。

20世纪30年代，具有较高ZT的半导体热电材料相继被发现，热电转化技术的研究开始得到重视^[1]。随着时代的不断发展，一些研究者对热电转化设备的详细结构进行详细深入的研究。其中，我国的研究者王长宏等^[2]提出一种新型的半导体温差发电模型，考虑了热电单元之间封闭腔体内空气传热的影响，同时对不同几何结构参数的温差发电模型的温度场、电压场进行数值计算与分析。

二、相关理论及核心技术

我们采取能量守恒定律，将一种形式的能量转化为另一种形式的能量，实现能量的可持续利用。我们用热能转化为电能这一思想，最终实现并解决人们生活中因手机电量不足而导致自动关机这一常见的现象。新型热能转换系统装置，可以将人体的热能以及外界热能运用MEMS传感器转换为电能加以使用。

运用MEMS传感器，用户可根据自身的需求进行设置，当手机电量低于一定数量时，自动开始充电，而当电量未低于用户设置数量时，可进行电量的储存，将人体的热能储存起来。珀尔帖效应逆原理^[3]与人体接触产生电流，通过二极管整流流进三极管，再通过三级管放大电流，经过电容器缓冲存储，再通过阻值不变的变压器升压产生可以持续充电的电流。

温差半导体材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料，目前温差半导体是一个热门的研究方向，这归因于该类材料具有特殊的一种热电效应:即由温差可引起的电效应和由电流可引起的热效应。

极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系。

用1欧的电阻F1起到保险丝的作用，接通后，C1会有电压，通过R1给三极管提供电流，三极管发射极有R1电流，检测电阻R1，三极管的电流后，会经过变压器产生集电极电流，并同时在变压器上产生感应电压，这两个次级绝缘的圈数相同的线圈，其中变压器输出由IC3整流、C3滤波后通过USB座给负载供电；让三极管工作在高频振荡，不停的给变压器开关供电。当负载变轻或者电压变高等任何原因导致输出电压升高时，变压器取样比较导致三极管导通，基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低；当输出电压降低后，取样后又会截止，三极管负载能力变强，输出电压又会升高；这样起到自动稳压作用，持续输出电流。

三、市场前景

新时代是一个信息化时代，我们大多的时候都要携带手机获取外部信息以及与他人进行交流，然而在外出时需要携带庞大的充电宝进行电量补充，为出行带来了极大的不便。为解决这一问题，我们团队考虑出了一种将热能转变为电能的新型系统，它可以极大地减轻人们在出行时因手机断电而带来的困扰以及携带充电宝的不便。

相信在此款装置问世之后定会得到大家的认可，无论你位于哪个行业，做着哪类工作，它的存在都将为你带来极大的便利，同时它也将得到极大的推广。

当今社会，人们对智能手机的依赖性越来越大，同时也面临着电量不足的困扰。首先，旅游行业的不断发展，游客人数已越来越多。由于充电宝等设备体积“庞大”，不易携带，我们团队由此产生了一个理念——NTCS热电转化技术。

为手机提供足够的电量，并且减轻游客在旅途中的随身携带品，“三无”充电装置能够有效解决。其次，对于上班族来说，手机是进行交流和办公的必备品之一，但不时总会遇见因电量低而自动关机的现象，极大地影响了人们的办公效率。它是一个新型智能的充电装置，不仅体积小、携带方便，而且自由灵活、充电无限制。如果我们将理念转变为产品，终端智能设备将会再上一个新台阶。

同时，我们还在积累运营经验。在续航需求激化的背景下，NTCS——热电转化技术或将成为用户需求兑换的重要渠道，由此进一步推动市场的良好增长。

结语

进行热电转化领域热电转化充电设备使用的进一步探究，可以有效解决我们在生活中面临的很多问题，不仅可以作为手机充电的一项重要运用，也可以运用于医疗等各个生活领域。作为手机电量补给这一领域，主要解决人们因面对手机电量不足而带来的烦恼，提高工作效率。

参考文献：
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参考文献

1. ZHANGX,ZHAOL-D.Thermoelectricmaterials:Energyconversionbetweenheatandelectricity[J].Journalofmateriomics,2015,1（2）:92-105.

2. 王长宏，林涛,曾志环.半导体温差发电过程的模型分析与数值仿真[J].物理学报, 2014, 63(19): 197201.DOI: 10.7498/aps.63.197201.

3. 薛壮生. 珀耳帖效应实验[J]. 黑龙江大学自然科学学报, 1982（2）:70-71.

4. 于明军,韩铮,纪宇,等.太阳能无线充电器的设计[J]实验室科学,2015,18（6）:48-50

5. 丁学用,王玲玲,何彦廷.便携式太阳能手机充电器设计[J].中国科技信息,2014（16）：190-192

6. 庄琼云.便携式太阳能手机充电器设计[J].物联网技术,2016（9）:29-31

7. 曹子淳.论无线充电产品在手机充电领域的应用及发展[J].科技创新与应用,2016（7）:295

8. 杨超,王志坤.太阳能无线充电器设计[J].河北农机,2018（1）:25

作者简介:冯泰翔，王保来，刘金喜，高宇，刘帅

单位:兰州财经大学陇桥学院，单位所在省市及邮编:甘肃省兰州市，730101