温差发电是一种全固态的能量转换方式,发电过程无需进行化学反应,所以具有无噪声、无振动、无磨损消耗、无介质泄漏、重量轻、体积小、便于布置安装、工作寿命长等诸多优点。已经广泛应用与航空航天、军事、长距离通讯中继、偏远地区供电等特殊领域中。随着半导体温差材料技术和生产工艺的进步,在工业废热回收、太阳能和地热能发电等应用领域必将得到更多应用。当前内燃机作为主要的动力机械,在生产生活中发挥着重要的作用。但是受限于内燃机工作原理和内部结构,并不能将燃料燃烧的热能有效的转化为机械能,大量能量以排气废热的形式消耗掉。在这种情况下,基于热电效应的温差发电技术能够将发动机排气废热能转化为电能,进行回收利用。当前在我国市场上也有相对成熟的半导体温差发电模块产品,本文针对某型半导体温差发电模块进行了一系列的研究。首先研究分析模块基本的热电性能参数、对温差模块的热传递参数进行了分析计算,掌握了单个模块的热力学特性和温差环境下的开路电压、模块内阻以及发电功率、发电效率等。为半导体温差发电系统的组建提供了理论基础。设计了基于MATLAB的温差热电模块功率计算软件。采用在油气田生产时应用的大型天然气发动机排气废热作为热源,组建了基于半导体温差模块的阵列发电系统。对半导体温差阵列系统回收内燃机排气废热能量进行发电的相关性能指标进行了实验研究和定量分析计算。利用电子技术设计了基于单片机的热端温度自动检测和控制模块,为温差发电系统提供更为稳定的温差环境。这不仅能够提高半导体温差发电系统的输出功率和发电效率等关键特性参数,同时可防止温差模块的热端温度超过模块能够承载的工作温度造成损坏。对于半导体温差阵列回收排气废热发电的电能,设计了相应的电源稳压控制电路,使用铅酸蓄电池作为储能部件,对温差发电系统回收的电能进行存储。最后,针对作为热源的大型天然气发动机排气消声器,设计合理的半导体温差发电阵列系统安装结构；提出了建立温差发电系统的设计要点和相关方法,总结了能够有效评定温差发电系统工作性能的参数指标。