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温差发电是指利用海水的温差进行发电。海洋不同水层之间的温差很大，一般表层水温度比深层或底层水高得多。发电原理是，温水流入蒸发室之后，在低压下海水沸腾变为流动蒸气或丙烷等蒸发气体作为流体，推动透平机旋转，启动交流电机发电；用过的废蒸气进入冷凝室被海洋深层水冷却凝结，再进行循环。据估算，海洋温差能一年约能发电15×108=15亿千瓦。
在低级热利用方面，温差发电器也很有前途。低级热，包括工业废热、垃圾燃烧热、汽车排气管的余热、太阳热、地热、海洋热能等，热源的温度范围宽广。采用温差发电技术大规模利用低级热，可以开发出结构简单、维护少，而且是无公害的干净能源。很多专家认为，温差发电器利用这些热能，可直接产生低压大电流，如用于电解水制氢，是最好的低峰储能方式之一。
1、按使用的热源分类，温差发电器可分为放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器、烃燃料温差发电器、低级热温差发电器等。
2、放射性同位素温差发电器（RTG）是将放射性同位素（如Pu-238， Sr-90，Po-210等）的衰变热能直接转换成电能的温差发电器。
3、核反应堆温差发电器是将原子能反应堆中燃料裂变产生的热能直接转换成电能的温差发电器。
4、烃燃料温差发电器，燃烧气体烃燃料或液体烃燃料产生的热能直接转换成电能的温差发电器。
5、低级热温差发电器，将各种形式的低温热能（包括余热、废热）直接转换成电能的温差发电器。
6、按工作温度来分类，温差发电器可分为高温温差发电器、中温差发电器和低温温差发电器三大类。高温温差发电器，其热面工作温度一般在700℃以上，使用的典型温差电材料是硅锗合金（SiGe）;中温温差发电器，其热面工作温度一般在400℃～500℃，使用的典型温差电材料是碲化铅（PbTe）; 低温温差电器， 其热面工作温度一般在400℃以下，使用的典型温差电材料是碲化铋（Bi2Te3）。
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