能源紧缺和环境污染已经成为世界各国必须解决的难题。汽车工业快速发展加速了能源消耗和环境污染,燃油很大一部分能量被汽车尾气携带而浪费,半导体温差发电技术去回收汽车尾气余热已经变为可能,具有很大的工业应用价值。本文为了探究提高汽车尾气余热回收温差发电装置输出功率的方式,搭建了模拟汽车尾气余热回收温差发电装置的实验台架。首先,进行了汽车运行工况尾气余热温差发电性能的研究,详细介绍了温差发电装置热电转换效率估算及修正的方法,并进行了热电转换效率理论值与实验值的对比;其次,进行了水循环冷却性能优化、散热器风扇性能优化和温差发电单元串并联对温差发电性能影响的研究;最后,设计了一套含烟尘燃烧烟气的汽车尾气温差发电装置,并对这套温差发电装置的启动特性、功率负载特性和动态功率负载特性进行了研究,详细介绍了温差发电装置热电转换效率的估算方法,并进行了热电转换效率理论值与实验值的对比。研究表明:(1)关于汽车运行工况尾气余热温差发电性能的研究,随着烟气速度增加,温差发电装置输出功率呈上升趋势;随着烟气温度增加,温差发电装置输出功率呈上升趋势。在烟气速度、烟气温度和水流速分别为8.5 m/s、306℃和0.039 Kg/s时,温差发电装置输出总功率最大值为28.2 W,水泵和风扇分别消耗功率为10.8 W和7.4 W,输出最大净功率为10.0 W,实验测得温差发电装置的热电转换效率为5.2%,理论计算热电转换效率范围在4.9%~5.7%之间。(2)关于水循环冷却性能优化的研究,随着水流速的增加,水循环功率占比越大,净输出功率越少。在烟气速度、烟气温度、水流速和水循环功率占比分别为8.5 m/s、277℃、0.025 Kg/s和0.19时,温差发电装置输出总功率为23.3 W,水泵和风扇分别消耗功率为4.5W和7.4 W,净输出功率为11.4 W,在烟气速度、烟气温度、水流速和水循环功率占比分别为8.5 m/s、278℃、0.039 Kg/s和0.45时,温差发电装置输出总功率为24.3 W,水泵和风扇分别消耗功率为10.8 W和7.4 W,净输出功率为6.1 W。由此可知:并不是增加水流速,可以增强发电能力,而是要合理控制水流速,以提高发电能力。(3)关于散热器风扇性能优化的研究,风速存在最优值使温差发电装置输出功率最大。在烟气速度、烟气温度、水流速、水循环功率占比和风扇消耗功率占比分别为8.5 m/s、289℃、0.025 Kg/s、0.19和0.13时,温差发电装置输出总功率为23.6 W,水泵和风扇分别消耗功率为4.5 W、3.1 W,净输出功率为16.0 W。(4)关于温差发电单元串并联对温差发电性能影响的研究,对于第三章所设计的温差发电装置,在用电设备阻值大于40Ω时,选择温差发电单元全部串联的组合方式;在用电设备阻值在20Ω~40Ω范围内时,选择温差发电单元组内串联,组外并联的组合方式;在用电设备阻值小于20Ω时,选择温差发电单元全部并联的组合方式。这样,可以使温差发电装置输出更大功率。(5)关于含烟尘燃烧烟气的汽车尾气温差发电装置的研究,在烟气速度、烟气温度和水流速分别为1.2 m/s、418℃和0.030 Kg/s,温差发电装置稳压输出为12 v时,总输出功率为37.9 W,在自供电的情况下,可以对外净输出功率为26.8 W;实验测得温差发电装置的热电转换效率为4.14%,理论计算热电转换效率范围在3.94%~4.62%之间?此外,虽然烟气会让集热器肋片玷污,但是对发电性能的影响不大。