基于热管堆应用的级联式热电器件设计优化研究
来源：核动力工程杂志2025年第3期北京时间：
作者：唐思邈, 连强, 朱隆祥, 张卢腾, 孙皖, 马在勇, 潘良明
单位：1.重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆，400044；2.重庆大学动力工程及工程热物理博士后科研流动站，重庆，400044；3.重庆大学核工程与核技术系，重庆，400044；
摘要：基于静默式热管冷却反应堆（简称热管堆）应用背景，结合热管堆能量转换系统几何结构及热工边界条件，利用有限元方法开展两段式和三段式级联热电器件（TEG）设计优化，研究级联式热电器件在不同热流密度条件下热电转换效率及输出功率等热电转换特性。研究结果表明，通过多段级联热电器件PN腿内部不同材料结构优化可以有效提升热电器件的热电转换效率，对于由方钴矿材料和半赫斯勒（HH）材料构成的两段式级联热电器件，在热流密度为162.5 kW/m<sup>2</sup>的热端边界条件下热电转换效率可以达到15.05%；对于由锑化铋材料、方钴矿材料和HH材料构成的三段式级联热电器件，在热流密度为90 kW/m<sup>2</sup>的热端边界条件下热电转换效率即可达到15.13%。
关键词：级联式热电器件（TEG）, 结构优化, 有限元方法, 热管冷却反应堆
基金资助：重庆市自然科学基金（CSTB2023NSCQ-BHX0189）；国家自然科学基金（12305174）
