“热电转换”的含义和发展概况

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热电转换是不需使用机械运动部件就能够将热能转换成电能的技术的总称。热能实际表现为温度差，因此热电转换也称温差发电。

目前，热电转换的主流是基于塞贝克效应的半导体技术。松下日前开发出了可大幅削减碲化铋（BiTe）类热电转换元件和模块制造成本的方法（图1（a））。如果模块价格大幅下滑，就极有可能在多种用途实现普及。

图1：“真空管型”技术也重新活跃起来 最新的两种热电转换模块。松下开发出了制造成本较原来大幅削减的BiTe类热电转换模块（a），奥格斯堡大学等试制出了利用真空管中热电子发射现象的发电模块（b）。解决了多年来一直存在的课题。（照片（b）由马普研究所的J.Mannhart提供）

最近，不利用塞贝克效应的热电转换技术也重新活跃起来（表1）。例如热离子发电技术。这是一种利用真空管热电子发射现象提供电能的技术，从1970年代开始已经坚持研究了20年多年。不过，电子滞留在真空中这一“空间电荷问题”很难解决，因此一直没有推出实际的产品。

而德国奥格斯堡大学、德国马普研究所、美国斯坦福大学在2013年12月共同发表了一篇论文，称已经解决了该问题（图1（b））。采用的方法是，在真空管的射极和集极间插入栅电极，并进一步施加磁场，从而清除滞留的电子。虽然目前该技术的转换效率还只有10％，但理论上极有可能超过40％，如果再结合光电转换，效率将达到60％。 （作者：野泽 哲生，日经技术在线！供稿）