随着极地科考的深入探索,科考设备续航能力不足日益凸显。风能、光能已经逐渐应用于极地设备,一定程度上提高了供电能力,但是其发电条件受限较多,因此研究新型清洁供电方式用于极地科考设备成为了一个重要的研究方向。温差发电技术是一种将温差能转化为电能的新型清洁能源方式,温差发电装置具有设备体积小、工作时无排放、可靠性高、对环境污染小等特点。极地环境具有丰富的冷能资源,研究如何通过温差发电技术将极地环境冷能用于科考设备供电,有着重要的应用研究价值。本文从低温热电材料入手,研究了烧结工艺对材料热电耦合性能的影响;仿真研究了温差发电模块的低温发电特性;搭建了温差发电模块低温发电特性测试平台,获得了与仿真结果相同的规律。具体工作如下:首先,选择适宜低温的碲化铋热电材料作为研究对象,根据材料学基本理论和温差发电相关原理,利用控制变量法研究具有较高制备效率的放电等离子烧结工艺中烧结温度和烧结压力对材料物理特性和热电耦合性能的影响。研究结果表明:烧结压力和烧结温度对材料性能的影响很大。材料的物理特性随烧结压力的增大而提高,可以使材料拥有较好的物理特性;材料热电耦合性能随烧结温度的升高而增大,在不超过材料熔点的情况下,将其热电优值ZT更是从0.7提高至1.19。其次,通过有限元分析方法,利用ANSYS Workbench软件对温差发电模块进行了低温发电特性仿真研究。基于烧结工艺研究所制备材料的热电性能参数,研究了在稳态工作条件下,不同热电单元对数对模块发电特性和热电转换效率的影响,同时研究了温差对模块发电特性的影响规律。结果表明:温差发电模块有直流电源特性;发电特性随着热电单元对数的增加成比例提高;发电特性受温差影响较大,随着温差的增大而增加。最后基于仿真结果和实际应用环境,搭建了低温发电特性测试平台,利用拥有相同热电材料和模型结构的商用温差发电模块,研究了温差对输出输出电压、内阻、输出功率的影响,并与仿真结果进行对比,得到与仿真相似的规律。并对温差发电模块和热电制冷模块的低温发电特性进行了研究,得出温差发电模块发电特性优于制冷模块的结论,证明了低温温差发电的可行性。