Advancements in Thermoelectric Generator Design: Exploring Heat Exchanger Efficiency and Material Properties

Citation:
Chen, C.-Y.; Du, K.-W.;
Chung, Y.-C.; Wu, C.-I. Advancements
in Thermoelectric Generator Design:
Exploring Heat Exchanger Efficiency
and Material Properties. Energies 2024,
17, 453. https://doi.org/10.3390/
en17020453
Academic Editor: Artur Blaszczuk
Received: 24 December 2023
Revised: 12 January 2024
Accepted: 15 January 2024
Published: 17 January 2024
Copyright:
© 2024 by the authors.
Licensee MDPI, Basel, Switzerland.
This article is an open access article
distributed under the terms and
conditions of the Creative Commons
Attribution (CC BY) license (https://
creativecommons.org/licenses/by/
4.0/).
energies
Article
Advancements in Thermoelectric Generator Design: Exploring
Heat Exchanger Efficiency and Material Properties
Cheng-You Chen, Kung-Wen Du, Yi-Cheng Chung
and Chun-I Wu *
Department of Mechanical and Mechatronic Engineering, National Taiwan Ocean University,
Keelung 20224, Taiwan
*
Correspondence: wuchuni@ntou.edu.tw
Abstract:
This paper presents a comprehensive study on the application and optimization of automo-
tive thermoelectric generators (ATEGs), focusing on the crucial role of heat exchangers in enhancing
energy conversion efficiency. Recognizing the substantial waste of thermal energy in internal combus-
tion engines, our research delves into the potential of TEGs to convert engine waste heat into electrical
energy, thereby improving fuel efficiency and reducing environmental impact. We meticulously
analyze various heat exchanger designs, assessing their influence on the TEG’s output power under
different exhaust gas flow rates and temperatures. Furthermore, we explore the impact of TEG
material properties on the overall energy conversion effectiveness. Our findings reveal that specific
heat exchanger designs significantly enhance the efficiency of waste gas heat exchange, leading to an
improved performance of the TEG system. We also highlight the importance of thermal insulation
in maximizing TEG output. This study not only contributes to the ongoing efforts to develop more
sustainable and efficient vehicles but also provides valuable insights into the practical application of
thermoelectric technology in automotive engineering. Through this research, we aim to pave the way
for more environmentally friendly transportation solutions, aligning with global efforts to reduce
fossil fuel dependence and mitigate environmental pollution.