手机现在已经成为了当代生活的必备工具，小编都已经患上了手机没电恐惧症：一看见手机电量低于100%就迫不及待地想连上充电线，出门不带个充电宝就觉得不安全。

要是有一种可以一直使用而无需充电的电池就好了，手机没电恐惧症什么的从此以后都是不存在的。说到“可以一直使用而无需充电的电池”，现实生活中确实有这样一种电池，这就是放射性同位素温差电池，也叫放射性同位素温差发电器，不过别高兴得太早，目前它还无法应用在手机上。放射性同位素温差发电器最重要的原理是热电效应，这个效应的发现最早能追溯到200年前~

工人在卡西尼号航天器上安装放射性同位素温差发电器（RTG）| 来源：NASA

●塞贝克效应 ●

热电效应有三种，分别是塞贝克效应（Seebeck effect）、帕尔帖效应（Peltier effect）和汤姆森效应（Thomson effect）。

1821年（四舍五入一下就是200年前了）德国物理学家塞贝克发现，将两种不同金属的两端相互连接构成闭合回路，如果两个接触点所处的温度不同，那么回路中就有电流产生，这个现象后来被命名为塞贝克效应。而这样的电路叫做温差电偶，电路中产生电流的电动势叫做温差电动势。

金属的塞贝克效应所产生的温差电动势很小。比如，铁与铜的冷接头处为1℃，热接头处为100℃，那么只有5.2mV的温差电动势产生。如果把若干个温差电偶串联起来，把奇数个接头暴露于热源，偶数个接头暴露于冷源，这样产生的电动势等于各个电偶之和，这种装置叫做温差电堆[1]。

温差电堆 | 来源：Wikipedia

金属的塞贝克效应产生的温差电动势太小了，就别想着用温差来发电了╮(╯-╰)╭。既然用来发电不行，那么能不能有其他的用途，比如热接头与冷接头之间的温度与温差电动势是不是有什么神秘的联系，如果有的话，岂不是可以当温度计来用了吗？

这种特殊的“温度计”就叫做热电偶，由于热电偶产生的电动势很小，实际上往往用的是热电偶堆。对同样的温度差而言，热电偶堆的温差电动势要比单个热电偶产生的大得多，用它制成的热电偶温度计灵敏度也高。当热电偶的正负极材料确定以后，温差电动势的大小只与热电偶的两端温度有关。如果冷端（通常称为参比端）温度恒定，则温差电动势就只与热端温度有关。热电偶的量程很大，可以测上千摄氏度的高温，就是精度不太高，系统误差一般大于0.1℃ [2]。比如实验室中经常要用到的马弗炉、石英管式炉里边就有热电偶。

热电偶 | 来源：wika

不仅仅是金属，半导体也有塞贝克效应，热端的载流子会流向冷端，在回路中产生电流。相比于金属，半导体产生的温差电动势更大，因此可以用来制作温差发电机，可以带动小型电子设备，比如小风扇、LED灯等等。

半导体的塞贝克效应 | 来源：Gfycat

下面这个就是自制的温差发电机，底部利用蜡烛加热温差发电片的一面，另外一面则用风扇散热，使得温差发电片两面产生温度差从而产生温差电动势。而让风扇转动的能量来源就是温差发电片所产生的电能。

来源：GeekFans.com

铺垫了这么多，下面就来介绍一下今天的主角——放射性同位素温差发电器（Radioisotope Thermoelectric Generator，缩写为RTG）。顾名思义，它是一种利用放射性同位素获取能量的发电装置。因为放射性同位素在衰变的时候会释放热量，而使用温差电堆则可以把部分热量转化成电能，供给设备使用。

放射性同位素温差发电器主要由两个部分组成，分别是放射性同位素热源和温差电堆，一个负责提供热量，一个负责发电。美国空间用的同位素电池几乎都使用了钚238（与用作核武器装料的钚239性质不同），这是因为它具有合适的功率密度（0.41 W/g）；足够长的半衰期（87.7年，热功率衰变