溫差熱發(fā)電技術(shù)是一種利用高、低溫?zé)嵩粗g的溫差，采用低沸點工作流體作為循環(huán)工質(zhì)，在朗肯循環(huán)( Rankine Cycle，RC) 基礎(chǔ)上，用高溫?zé)嵩醇訜岵⒄舭l(fā)循環(huán)工質(zhì)產(chǎn)生的蒸汽推動透平發(fā)電的技術(shù)，其主要組件包括蒸發(fā)器、冷凝器、渦輪機以及工作流體泵． 通過高溫?zé)嵩醇訜嵴舭l(fā)器內(nèi)的工作流體并使其蒸發(fā)，蒸發(fā)后的工作流體在渦輪機內(nèi)絕熱膨脹，推動渦輪機的葉片而達(dá)到發(fā)電的目的，發(fā)電后的工作流體被導(dǎo)入冷凝器，并將其熱量傳給低溫?zé)嵩?，因而冷卻并再恢復(fù)成液體，然后經(jīng)循環(huán)泵送入蒸發(fā)器，形成一個循環(huán)。

湯姆遜效應(yīng)的物理學(xué)解釋是：金屬中溫度不均勻時，溫度高處的自由電子比溫度低處的自由電子動能大。像氣體一樣，當(dāng)溫度不均勻時會產(chǎn)生熱擴散，因此自由電子從溫度高端向溫度低端擴散，在低溫端堆積起來，從而在導(dǎo)體內(nèi)形成電場，在金屬棒兩端便引成一個電勢差。這種自由電子的擴散作用一直進行到電場力對電子的作用與電子的熱擴散平衡為止。

美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，鯊魚鼻子里的一種膠體能把海水溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號，傳送給神經(jīng)細(xì)胞，使鯊魚能夠感知細(xì)微的溫度變化，從而準(zhǔn)確地找到食物，科學(xué)家猜測，其他動物體內(nèi)也可能存在類似的膠體.這種因溫差而產(chǎn)生電流的性質(zhì)與半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)類似，人工合成這種膠體，有望在微電子工業(yè)領(lǐng)域獲得應(yīng)用。美國舊金山大學(xué)的一位科學(xué)家在2003年1月30日出版的英國《自然》雜志上報告說，他從鯊魚鼻子的皮膚小孔里提取了一種與普通明膠相似的膠體，發(fā)現(xiàn)它對溫度非常敏感，0.1℃的溫度變化都會使它產(chǎn)生明顯的電壓變化。

鯊魚鼻子的皮膚小孔布滿了對電流非常敏感的神經(jīng)細(xì)胞.海水的溫度變化使膠體內(nèi)產(chǎn)生電流，刺激神經(jīng)，使鯊魚感知到溫度差異.科學(xué)家認(rèn)為，借助這種膠體，鯊魚能感知到0.001℃的溫度變化，這有利于它們在海水中覓食。

哺乳動物靠細(xì)胞表面的離子通道感知溫度：外界溫度變化導(dǎo)致帶電的離子進出通道，產(chǎn)生電流，刺激神經(jīng)，從而使動物感知冷暖.與哺乳動物的這種方式不同，鯊魚利用膠體，不需要離子通道也能感知溫度變化。

熱電制冷又稱作溫差電制冷，或半導(dǎo)體制冷，它是利用熱電效應(yīng)（帕爾帖效應(yīng)）的一種制冷方法。

1834年法國物理學(xué)家帕爾帖在銅絲的兩頭各接一根鉍絲，在將兩根鉍絲分別接到直流電源的正負(fù)極上，通電后，發(fā)現(xiàn)一個接頭變熱，另一個接頭變冷。這說明兩種不同材料組成的電回路在有直流電通過時，兩個接頭處分別發(fā)生了吸放熱現(xiàn)象。這就是熱電制冷的依據(jù)。半導(dǎo)體材料具有較高的熱電勢可以成功地用來做成小型熱電制冷器。圖1示出N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶制冷元件。用銅板和銅導(dǎo)線將N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體連接成一個回路，銅板和銅導(dǎo)線只起導(dǎo)電的作用。此時，一個接點變熱，一個接點變冷。如果電流方向反向，那么結(jié)點處的冷熱作用互易。

熱電制冷器的產(chǎn)冷量一般很小，所以不宜大規(guī)模和大制冷量使用。但由于它的靈活性強，簡單方便冷熱切換容易，非常適宜于微型制冷領(lǐng)域或有特殊要求的用冷場所。

熱電制冷的理論基礎(chǔ)是固體的熱電效應(yīng)，在無外磁場存在時，它包括五個效應(yīng)，導(dǎo)熱、焦耳熱損失、西伯克(Seebeck)效應(yīng)、帕爾帖(Peltire)效應(yīng)和湯姆遜(Thomson)效應(yīng)。

一般的冷氣與冰箱運用氟氯化物當(dāng)冷媒，造成臭氧層的被破壞.無冷媒冰箱(冷氣)因而是環(huán)境保護的重要因素.利用半導(dǎo)體之熱電效應(yīng)，可制造一個無冷媒的冰箱。

這種發(fā)電方法是將熱能直接轉(zhuǎn)變成電能，其轉(zhuǎn)變效率受熱力學(xué)第二定律即柯諾特效率(Carnotefficiency)的限制.早在1822年西伯即已發(fā)現(xiàn)，因而熱電效應(yīng)又叫西伯效應(yīng)(Seebeckeffect)。

威廉·湯姆遜1824年生于愛爾蘭，父親詹姆士是貝爾法斯特皇家學(xué)院的數(shù)學(xué)教授，后因任教格拉斯哥大學(xué)，在威廉8歲那年全家遷往蘇格蘭的格拉斯哥。湯姆遜十歲便入讀格拉斯哥大學(xué) (你不必驚訝，在那個時代，愛爾蘭的大學(xué)會取錄最有才華的小學(xué)生)，約在14歲開始學(xué)習(xí)大學(xué)程度的課程，15歲時憑一篇題為“地球形狀”的文章獲得大學(xué)的金獎?wù)隆愤d后來到了劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)，并以全年級第2名的成績畢業(yè)。他畢業(yè)后到了巴黎，在勒尼奧的指導(dǎo)下進行了一年實驗研究。1846年至1899年，湯姆遜新回到格拉斯哥大學(xué)擔(dān)任自然哲學(xué) (即現(xiàn)物理學(xué)) 教授，1899年湯姆遜正式退休。

湯姆遜在格拉斯哥大學(xué)創(chuàng)建了第一所現(xiàn)代物理實驗室；24歲時發(fā)表一部熱力學(xué)專著，建立溫度的“絕對熱力學(xué)溫標(biāo)”；27歲時發(fā)表《熱力學(xué)理論》一書，建立熱力學(xué)第二定律，使其成為物理學(xué)基本定律；與焦耳共同發(fā)現(xiàn)氣體擴散時的焦耳－湯姆遜效應(yīng)；歷經(jīng)9年建立歐美之間永久大西洋海底電纜，由此獲得“開爾文勛爵”的貴族稱號。

湯姆遜一生研究范圍相當(dāng)廣泛，他在數(shù)學(xué)物理、熱力學(xué)、電磁學(xué)、彈性力學(xué)、以太理論和地球科學(xué)等方面都有重大的貢獻(xiàn)。撇開這些不談，回到“湯姆遜效應(yīng)”這個主題上來。在介紹湯姆遜效應(yīng)之前，還是先介紹一下前人所做的工作。

1821年，德國物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)，在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中，當(dāng)兩接觸處的溫度不同時，回路中會產(chǎn)生一個電勢，此所謂“塞貝克效應(yīng)”。1834年，法國實驗科學(xué)家帕爾帖發(fā)現(xiàn)了它的反效應(yīng)：兩種不同的金屬構(gòu)成閉合回路，當(dāng)回路中存在直流電流時，兩個接頭之間將產(chǎn)生溫差，此所謂珀爾帖效應(yīng)。1837年，俄國物理學(xué)家愣次又發(fā)現(xiàn)，電流的方向決定了吸收還是產(chǎn)生熱量，發(fā)熱（制冷）量的多少與電流的大小成正比。

1856年，湯姆遜利用他所創(chuàng)立的熱力學(xué)原理對塞貝克效應(yīng)和帕爾帖效應(yīng)進行了全面分析，并將本來互不相干的塞貝克系數(shù)和帕爾帖系數(shù)之間建立了聯(lián)系。湯姆遜認(rèn)為，在絕對零度時，帕爾帖系數(shù)與塞貝克系數(shù)之間存在簡單的倍數(shù)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，他又從理論上預(yù)言了一種新的溫差電效應(yīng)，即當(dāng)電流在溫度不均勻的導(dǎo)體中流過時，導(dǎo)體除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱之外，還要吸收或放出一定的熱量（稱為湯姆孫熱）。或者反過來，當(dāng)一根金屬棒的兩端溫度不同時，金屬棒兩端會形成電勢差。這一現(xiàn)象后叫湯姆孫效應(yīng)（Thomson effect），成為繼塞貝克效應(yīng)和帕爾帖效應(yīng)之后的第三個熱電效應(yīng)（thermoelectric effect）。

塞貝克效應(yīng)是導(dǎo)體兩端有溫差時產(chǎn)生電勢的現(xiàn)象，帕爾帖效應(yīng)是帶電導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生溫差（其中的一端產(chǎn)生熱量，另一端吸收熱量）的現(xiàn)象，兩者結(jié)合起來就構(gòu)成了湯姆遜效應(yīng)。