为构建完善的面向湿地环境监测自供电无线传感器网络系统,小型热电能量转换设备一直受到研究者们的关注,但在湿地环境中,既存在郁闭度较高的树林,且近地风源不稳定,蒸散发量及降水频繁,在夜间和阴雨期间光能利用率低,因此针对湿地独特的监测环境,本研究利用原位供电的思路设计了一种漂浮型温差发电设备,为湿地环境无线传感器可持续稳定的供电提供解决方案。该设备能够在湿地水域中漂浮作业,通过菲涅尔透镜将太阳辐照集中于半导体温差发电片（TEG）表层的选择性吸收涂层表面,与水环境形成稳定的温差,即可为传感器供电,同时利用两个垂直轴型风轮捕捉近水面微风作为散热器强化散热。本研究从太阳辐射强度、各表面层温度、风速、最大功率和热电转换效率对该设备进行了结果分析,当太阳辐照强度为896.38 W/m~2,该设备可产生381.03m V和8.86m W,满足无线传感器20m V的启动电压需求。与无集热器和风轮散热器的系统相比分别平均提升四倍输出电压和10.96%的最大功率。同时为提升温差发电器的转换效率,本研究进一步设计了四种基于相变换热的集热器与散热器结构。此类集热器不仅可将TEG热端温度波动降低50%,有效保护高温环境中的电子元件,也可在断开热源后延长发电时长,其中内嵌微型平板热管的腔体结构作为集热器有优异的热量传递现象及高效的电压输出。热管集热器与蜂窝集热器结构在热传递上更具有明显的优势,空心集热器则在蓄热方面存在较大的潜力。相变散热器在断开热源后可反相供电延长220%的发电时长,平均加大TEG两侧温差42%,提升开路电压22%,其中蜂窝结构更适合作为温差发电器的相变散热器,平均电压可提升约8～22%。本研究设计的漂浮型温差发电器经过测试可为无线传感器供电,并从集热器与散热器的结构设计对温差发电器进行了优化设计与测试。