ICS 27.010 T CCS F 04 团 体 标 准 T/CSMT-NY0022024 温差发电器件性能测试方法 Testing method for performance of thermoelectric generator device 2024-12-10发布 2025-01-10实施 中国计量测试学会 发布 中国标准出版社 出版 T/CSMT-NY002—2024 目 次 前言 引言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4. 测试原理 5 测试设备和仪器· 5.1 测试设备 5.2 测试仪器· 6 测试条件 测试试样 7.1试样规格 7.2 试样冷、热侧 8测试程序 8.1 测试前准备· 8.2 测试步骤·· 9 测试数据处理 9.1 输出功率· 9.2 热侧吸热量· 9.3 发电效率· 9.4 线性回归曲线 9.5最大输出功率 10测试报告 附录A（资料性）温差发电器件发电性能测试报告 T/CSMT-NY002—2024 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 本文件由中国计量测试学会提出并归口。 本文件起草单位：中国科学院上海硅酸盐研究所、中国电子科技集团公司第十八研究所、上海第二 工业大学、杭州大和热磁电子有限公司。 本文件主要起草人：廖锦城、柏胜强、陈立东、侯旭峰、任保国、吴子华、谢华清、阮炜、吴永庆。 II T/CSMT-NY0022024 引言 基于泽贝克（Seebeck）效应的温差发电（ThermoelectricGenerator）是一种将热能直接转换成电能 的环境友好型能量转换技术，具有全固态、工作无噪声、无排放等特点，主要应用于航天特种电源、工业 节能减排、太阳能综合利用、分布式自供给电源等领域。近年来，我国温差发电材料和器件技术发展迅 速，整体技术达到国际先进，部分领域国际领先，温差发电器件先后在我国同位素温差电池、汽车尾气 废热回收、钢铁等工业低品位余热发电、太阳能光电-热电复合发电等领域获得示范和应用。随着我国 航天、国防、工业等领域的深入发展和对新型电源技术的迫切需求，温差发电器件正处于加速发展期。 但是，对温差发电器件的测量尚未形成标准，很难对现有的材料和器件作出统一的评价，不同国家、不 同机构（包括学术界和工业界）报道的材料和器件的性能已经出现了严重分歧。由于缺乏相关测量标 准和权威的第三方检测机构，这些分歧无法进行检验或验证，这严重阻碍了温差发电技术的发展和应 用。无论在科研领域，还是在应用领域，温差发电器件的测量标准化都是一项非常有意义并呕需完善 的工作。中国计量测试学会组织本文件的起草，为温差发电器件性能评价提供依据。 IV T/CSMT-NY002—2024 温差发电器件性能测试方法 1范围 本文件界定了温差发电器件性能测试的术语和定义，规定了测试原理、测试设备和仪器、测试条 件、测试试样、测试程序、数据处理和测试报告等。 本文件适用于温差发电器件热侧温度为20℃~1000℃、冷侧温度为0℃~300℃工况下的性能测 试，其他工况测试可参照执行 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 SJ2855 5温差电致冷名词术语 3 术语和定义 SJ2855界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 温差发电器件 F thermoelectric generator device 利用泽贝克（Seebeck）效应工作的温差电器件（thermoelectricdevice）。 3.2 热侧温度 hot side temperature Th 温差发电器件热侧表面的平均温度。 注：单位为开尔文(K)。 3.3 冷侧温度 cold side temperature T 温差发电器件冷侧表面的平均温度。 注：单位为开尔文(K)。 3.4 开路电压 open circuit voltage Voc 温差发电器件没有负载，无电流输出时输出端的电位差。 注：单位为伏特(V)。 3.5 输出电压 output voltage Vout 温差发电器件连接负载时输出端的电位差。 注：单位为伏特（V）。 1 T/CSMT-NY002—2024 3.6 输出电流 output current out 温差发电器件连接负载时回路中产生的电流。 注：单位为安培（A)。 3.7 短路电流 short circuit current Isce 温差发电器件的输出端短接时产生的最大的电流。 注：单位为安培（A)。 3.8 负载load RL 连接在温差发电器件电输出端的外部载荷。 注：单位为欧姆(2)。 3.9 输出功率 output power Pout 温差发电器件工作时产生的电功率 注：单位为瓦特（W）。 3.10 温差发电器件内阻 internal resistance Rin 温差发电器件输出端之间的内部电阻 注：单位为欧姆(α)。 3.11 最大输出功率 maximum output power Pmax 温差发电器件工作时可产生的最大电功率。 注：单位为瓦特（W)。 3.12 热侧吸热量hotsidethermalinput Qn 温差发电器件工作时热侧吸入的热流量。 注：单位为瓦特（W)。 3.13 冷侧排热量 cold sidethermal output Q. 温差发电器件工作时冷侧排出的热流量。 注：单位为瓦特（W)。 3.14 发电效率 generator efficiency n 温差发电器件工作时，其输出功率与热侧吸热量的比值 2 T/CSMT-NY002—2024 3.15 最大发电效率 maximum generator efficiency 7max 温差发电器件工作时，发电效率可能达到的最大值。 4测试原理 温差发电器件性能测试装置的示意图见图1。基于泽贝克（Seebeck)效应，在给定的温差下，温差 发电器件的输出功率等于输出电压与输出电流的乘积，发电效率等于输出功率与热侧吸热量的比值。 11 10 12 5 13 标引序号说明： 温差发电器件试样； 8 温控器； 2 热源； 9 隔热材料； 3 热沉； 10 样品架； 热流计； 11 样品室； 5 电流采样电阻； 12 气氛控制系统： 直流电子负载： 13 计算机。 数据采集器； 图1 测试装置示意图 3