近年来，节能减排，绿色环保，低碳出行越来越受到人们的关注和重视。而汽车行业一直是我国燃油能源消耗和大气污染物排放的大户，汽车保有量的急剧上升使汽柴油的需求量越来越大。但无论是汽油还是柴油，燃料的转换率都很低。根据美国通用汽车的分析，燃料汽车的内燃机燃烧产生的能量约40%来自于尾气，约30%来自于冷却，约5%来自于摩擦，而真正用于克服行驶阻力和传动装置的能量只有大约25%。因此，如何能够有效地利用汽车中无法被用到的燃料能量，提高燃料的转化效率和能量利用率，是我国汽车领域技术工作的一项重要工作，且废热能量的回收也将是今后的一个重要方向。
1.汽车废热能量回收市场基本情况
1.1我国汽车废热能量回收技术现状
目前，汽车工业中的废热回收技术有很多，从热源角度看，废气利用技术可分为利用发动机冷却余热和利用尾气余热两种。从用途角度看，主要包括尾气涡轮增压、采暖、废气再循环、换热、温差发电、改良燃料等技术。其中，温差发电，也就是利用赛贝克效应进行汽车废热回收，不仅可以提高发动机的效率和节省燃料，而且可以快速和可持续地减少尾气排放，这被认为是一项重要的环保举措。
1.2基于塞贝克效应的废热能量回收技术
1.2.1塞贝克效应废热回收技术
1822年，德国物理学家塞贝克首次发现，当用两种不同的材料制成一条回路，两个结点的温度不一致时，两结点之间就会产生电动势，从而形成电流。这种由温差而产生电流的效应就被称为塞贝克效应。而基于塞贝克效应的废热能量回收系统，将利用导热装置的一端临近发动机或与发动机相连，从而使发动机的热量快速地从导热装置的一端传导至另一端，进而与导热装置的另一端相连的发电装置的热能接收端的温度升高，基于塞贝克效应的温差发电技术，在热能接收端和发电端之间形成的回路上产生电流，将热能转换成电能，转换过程无污染、无噪音且安全可靠，提升用户的使用体验。
1.2.2塞贝克效应废热回收技术优点
（1）具有创新性。相关技术中，对汽车废热进行回收时，一般会采用改良燃料技术、废气涡轮增压技术、换热器等对汽车的废热进行回收，但各自都存在一定缺陷，例如管壳式结构的换热器，以水或空气作为换热媒介，存在换热效率低的问题，且换热器结构复杂，进而影响能量回收效率。而基于Seebeckeffffect（塞贝克效应）来进行废热能量回收技术，采用的是温差发电技术，无须以水或空气作为换热媒介，直接将热能转化为电能，提高了汽车燃油转换效率。
（2）大幅度提升热能转换效率，降低发动机的热能损失。利用塞贝克效应的温差发电原理，在热能接收端和发电端之间形成的回路上产生电流，同时也会产生电动势，便可以通过发电端对车载电源充电，将热能转换成电能，从而提升热能转换效率。
（3）能量转换过程做到无污染。基于塞贝克效应的汽车废热能量回收技术由于利用温差发电，直接将废热中的热能转换为电能，过程无任何化学气体排放，也无任何噪音产生，从而实现了汽车能量再利用，具备过程无噪音、无污染的优点。
（4）减少汽车的自燃率，发动机是汽车最大的发热源，当燃料在发动机气缸中爆燃时，温度达到千摄氏度，如果散热不及时合理，就容易“引火上身”，所以在汽车的发动机上利用塞贝克效应的废热能力回收技术，可以把发动机所散发的热能通过吸收转化为电能，达到散热效果，同时还可以将废热加以利用。
2.基于塞贝克效应的废热回收技术前景分析
2.1废热回收率高，节能潜力大
据美国通用汽车分析表明，燃油汽车内燃机燃烧所发的能量约40%随尾气排出，约30%能量随冷却带走，约5%的能量消耗在摩擦中，真正用于克服行驶阻力与驱动附件的能量只占25%左右。可见，燃油汽车中有多达70%的燃烧化学能量没有被有效利用，所以有大量的废热能量可以作为废热回收的潜在再利用对象，节能潜力大。
2.2技术创新，经济性能高
本文提出的基于塞贝克效应的废热能量回收技术，是通过利用热电技术，利用赛贝克效应的温差发电原理，对汽车的废热进行回收。通过将汽车余热的热能转换为电能进而为汽车发电，过程无须任何化学反应或流体工质参与循环做功，且能量回收转换过程无污染，提高了对汽车的节能减排效果，同时有利于降低废热在大气中的密度，提高了对大气环境的保护，创新性强，工作可靠，发电成本低，有利于突破传统的废热回收技术和降低汽车的燃油费用，提高经济性。
2.3市场容量巨大，顺应时代趋势
近年来，国家不断推行和宣传“绿色青山就是金山银山”的理念，各企业和公司纷纷加大对可再生能源技术和低碳节能技术的投入，人们也逐渐转向对环保节能、低碳生活的消费，市场容量巨大。由于废热能量回收技术属于可再生能源技术领域，顺应绿色发展时代趋势，所以将具有非常广阔的前景。
3.结语
基于赛贝克效应的汽车废热能量回收技术能大幅度提高汽车燃油转换率，充分利用汽车发动机或尾气的余热和废热能源，将废气转化为宝，提高能源的循环利用率。基于本文的分析，随着我国经济转型升级速度加快，在国家政策的推动下，未来汽车废热回收技术有无可限量的发展潜力，逐步淘汰低转换率、高能耗、技术落后的燃油汽车，推动汽车行业步入低碳节能的新局面。
作者：陈润泽 梁家龙 何梓杰 蔡立儿 王国雄
本文刊发于《中国高新科技》杂志2020年第22期
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