便攜式溫差發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種便攜式溫差發(fā)電機(jī)，包括便攜式的支架及片狀的熱電模塊，其中熱電模塊包含順次疊設(shè)的吸熱層、熱電片及散熱器，該吸熱層和散熱器之間及一片以上熱電片之間填設(shè)有絕熱層，該熱電片具有電能輸出極且在熱電片兩端面間存在溫差的狀態(tài)下發(fā)電輸出。應(yīng)用本實(shí)用新型的溫差發(fā)電機(jī)，能夠利用多種熱源發(fā)電，擴(kuò)大了適用范圍，延長(zhǎng)了工作時(shí)間，且由于產(chǎn)品本身體積小、重量輕，易于搬運(yùn)和組裝，能夠根據(jù)實(shí)用需求自由配置發(fā)電容量，滿足各種穩(wěn)壓功率輸出及儲(chǔ)能要求，安全可靠。
【專利說(shuō)明】便攜式溫差發(fā)電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能源利用設(shè)備，尤其涉及一種便攜、實(shí)用的通過(guò)空間溫度差產(chǎn)生電能滿足應(yīng)用需求的便攜式溫差發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]野外及遠(yuǎn)海作業(yè)、科考、探險(xiǎn)、救援等活動(dòng)經(jīng)常需要便攜式電源供應(yīng)，目前常用的便攜式電源如蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)或折疊光伏板等在使用上有一定的局限性。比如，蓄電池只有一定的容量，供電不能持續(xù)。柴油發(fā)電機(jī)重量大，體積大，攜帶不便，最主要的需要消耗化石燃料，而該燃料對(duì)于野外及遠(yuǎn)海的機(jī)械動(dòng)力供應(yīng)更是極其寶貴。折疊式光伏板雖然不用消耗燃料，但是功率密度較小，體積和重量仍較大，最主要的是無(wú)法在夜間使用。
[0003]溫差發(fā)電是一種利用熱電材料中微觀粒子(電子或空穴)的遷移，將溫差產(chǎn)生的熱流直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿男录夹g(shù)。溫差發(fā)電是完全綠色的新一代發(fā)電技術(shù):設(shè)備制造過(guò)程無(wú)污染、低耗能；工作中零排放、無(wú)水耗。此外溫差發(fā)電是一種固態(tài)發(fā)電技術(shù)，發(fā)電過(guò)程不含氣、液循環(huán)工質(zhì)，而且沒(méi)有移動(dòng)部件，因此，可被制成任意大小和形狀，靈活應(yīng)用于各種需要場(chǎng)
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提出一種便攜式溫差發(fā)電機(jī)，解決野外生活、生產(chǎn)等各種需要場(chǎng)合下能源靈活應(yīng)用的問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型的上述目的，將通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):一種便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于包括便攜式的支架及片狀的熱電模塊，所述熱電模塊包含順次疊設(shè)的吸熱層、熱電片及散熱器，所述吸熱層和散熱器之間及一片以上熱電片之間填設(shè)有絕熱層，所述熱電片具有電極輸出電能且在熱電片兩端面間存在溫差的狀態(tài)下輸出發(fā)電。
[0006]進(jìn)一步地，所述吸熱層為包含有銅、鋁或高導(dǎo)熱陶瓷材料的片層結(jié)構(gòu)，且吸熱層表面附帶設(shè)有吸光涂層、用于減反射的透光層。
[0007]更進(jìn)一步地，所述吸光涂層為包括透光層、吸收層和熱輸出層共三層結(jié)構(gòu)的薄膜，其中所述吸收層為黑色吸光漆、鈷鎳鉻的氧化物或金屬?gòu)?fù)合陶瓷；所述吸收層背面的熱輸出層為ZnO、SnO2或ITO的紅外發(fā)射膜；所述吸光層表面的透光層為MgF2、A1203、SiO2, SiO、Si3N4、AlN的單層減反膜或多層減反膜系。
[0008]進(jìn)一步地，所述散熱器至少為銅鋁翅片結(jié)構(gòu)的被動(dòng)散熱器或水冷散熱器。
[0009]進(jìn)一步地，所述絕熱層為石棉、玻璃纖維、絕熱陶瓷或鋁箔/玻璃纖維多層復(fù)合材料之一。
[0010]進(jìn)一步地，所述支架具有高度可調(diào)的支腳，熱電模塊在支架上相對(duì)地面的傾角可調(diào)。
[0011]進(jìn)一步地，所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)設(shè)有外接設(shè)有鋰電池、DC/DC穩(wěn)壓器、USB應(yīng)用接口或LED照明中一種或多種組合的外設(shè)。[0012]進(jìn)一步地，所述熱電模塊裝接于支架上且使吸熱層向陽(yáng)。
[0013]進(jìn)一步地，所述熱電模塊裝接于支架上且吸熱層向下與地面熱源相對(duì)。
[0014]進(jìn)一步地，所述支架閑置，且熱電模塊的吸熱層與地面熱源直接覆蓋，或者所述吸熱層涂設(shè)導(dǎo)熱硅脂并與地面熱源直接覆蓋。
[0015]本實(shí)用新型溫差發(fā)電便攜裝置的技術(shù)方案得以實(shí)施，較之于以往技術(shù)的突出效果為:能夠利用多種熱源發(fā)電，擴(kuò)大了適用范圍，延長(zhǎng)了工作時(shí)間，且由于產(chǎn)品本身體積小、重量輕，易于搬運(yùn)和組裝，能夠根據(jù)實(shí)用需求自由配置發(fā)電容量，滿足各種穩(wěn)壓功率輸出及儲(chǔ)能要求，安全可靠。
[0016]以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本實(shí)用新型技術(shù)方案更易于理解、掌握。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型便攜式溫差發(fā)電機(jī)的熱電模塊剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型另一種實(shí)施例的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型又一種實(shí)施例的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5是本實(shí)用新型溫差發(fā)電機(jī)的電氣系統(tǒng)示意圖。
[0022]圖6是本實(shí)用新型溫差發(fā)電機(jī)的測(cè)試結(jié)果IV圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]便攜式溫差發(fā)電裝置可以使用當(dāng)?shù)氐奶?yáng)能熱，篝火熱，甚至地?zé)岬荣Y源發(fā)電，不存在地理和時(shí)間問(wèn)題，使用范圍廣，可靠性高。與高密度集成工藝(LSI)制造的高功率密度熱電片集成的溫差發(fā)電機(jī)，體積小，功率密度大，在便攜式電源方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。
[0024]目前溫差發(fā)電機(jī)很少使用在便攜式電源領(lǐng)域，單機(jī)功率一般在10_6?IOW量級(jí)，使用范圍有限，本實(shí)用新型提出的便攜式溫差發(fā)電機(jī)，既可以使用燃料和篝火等人造熱源發(fā)電，也可以使用太陽(yáng)能和地?zé)崮艿茸匀粺嵩窗l(fā)電。同時(shí)集成有儲(chǔ)能和穩(wěn)壓裝置，可以為用電設(shè)備提供持續(xù)和穩(wěn)定的電力供應(yīng)，功率在100W以上，完全可滿足一般的野外用電設(shè)備需求。
[0025]本實(shí)用新型創(chuàng)新提出的一種便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)組成如圖1和圖2所示包括便攜式的支架I及片狀的熱電模塊2。而熱電模塊是溫差發(fā)電裝置的核心部件，常見(jiàn)形式是方片狀，厚度為毫米量級(jí)，分冷熱兩個(gè)端面，存在溫差，便可對(duì)外供電。其包含順次疊設(shè)的吸熱層21、熱電片22及散熱器23，該吸熱層21和散熱器23之間及一片以上熱電片22之間填設(shè)有絕熱層24，熱電片具有電能輸出極(圖示)且在熱電片兩端面間存在溫差的狀態(tài)下發(fā)電輸出。
[0026]從進(jìn)一步細(xì)化的方案，如圖1所示可見(jiàn)，該吸熱層21為由銅、鋁或高導(dǎo)熱陶瓷材料制成的片層結(jié)構(gòu)，且吸熱層表面設(shè)有吸光涂層。該吸光涂層為包括透光層、吸收層和熱輸出層三層結(jié)構(gòu)的薄膜，其中吸收層為黑色吸光漆、鈷鎳鉻的氧化物(如黑鈷、黑鎳和黑鉻等)或金屬?gòu)?fù)合陶瓷(如W-A1N，Mo-Al2O3等);吸收層背面的熱輸出層為Zn0、Sn02或ITO的紅外發(fā)射膜；吸光層表面的減反射層為MgF2、Al203、Si02、Si0、Si3N4、AlN的單層減反膜或多層減反月旲系O
[0027]該散熱器23至少為銅鋁翅片結(jié)構(gòu)的被動(dòng)散熱器或水冷散熱器。即散熱器使用鋁或銅制作成散熱翅片，而水冷散熱器的水冷源可以使用當(dāng)?shù)氐乃促Y源。
[0028]該絕熱層為石棉、玻璃纖維、絕熱陶瓷或鋁箔/玻璃纖維多層復(fù)合材料中的一種。
[0029]該支架主要用于野外固定溫差發(fā)電機(jī)的熱電模塊，其具有高度可調(diào)的支腳，且根據(jù)應(yīng)用方式的不同熱電模塊在支架上相對(duì)地面的傾角可調(diào)。
[0030]此外，該便攜式溫差發(fā)電機(jī)設(shè)有外接設(shè)有鋰電池、DC/DC穩(wěn)壓器、USB應(yīng)用接口或LED照明(夜間使用)中一種或多種組合的外設(shè)(如圖5所示)。根據(jù)用電設(shè)備的需要進(jìn)行合適的串并聯(lián)輸出電能(也可以通過(guò)外置DC/DC穩(wěn)壓設(shè)備調(diào)整電源輸出)。系統(tǒng)的直流電壓根據(jù)需要可以在12V到IlOV之間調(diào)整。
[0031]實(shí)施例一，如圖2所示，本實(shí)施例中熱電模塊裝接于支架上且吸熱層朝上設(shè)置，吸光涂層吸收太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，再通過(guò)溫差發(fā)電的熱電模塊轉(zhuǎn)換為電能，提供應(yīng)用所需。在使用過(guò)程中可以根據(jù)太陽(yáng)位置手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)熱電模塊向陽(yáng)的角度。
[0032]實(shí)施例二，如圖3所示，本實(shí)施例中熱電模塊裝接于支架上且吸熱層向下與地面熱源相對(duì)。這里，熱電模塊相對(duì)地面熱源呈懸空狀態(tài)，而所謂地面熱源指的是通過(guò)篝火、燃料等燃燒的火焰溫度加熱，再通過(guò)溫差發(fā)電的熱電模塊轉(zhuǎn)換為電能，提供應(yīng)用所需。
[0033]實(shí)施例三，如圖4所示在有地?zé)豳Y源的地區(qū)，可以將支架閑置，并將熱電模塊的吸熱層與地面熱源直接覆蓋，或者也可以在吸熱層與地面熱源的間隙涂設(shè)導(dǎo)熱硅脂，增加熱傳導(dǎo)效率。
[0034]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和需求的不同，還可以有其它多樣化的實(shí)施方式。為證明其切實(shí)有效，以下透過(guò)一組簡(jiǎn)單的測(cè)試來(lái)進(jìn)一步了解，測(cè)試對(duì)照組如下表所不:
【權(quán)利要求】
1.便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于包括便攜式的支架及片狀的熱電模塊，所述熱電模塊包含順次疊設(shè)的吸熱層、熱電片及散熱器，所述吸熱層和散熱器之間及一片以上熱電片之間填設(shè)有絕熱層，所述熱電片具有電能輸出極且在熱電片兩端面間存在溫差的狀態(tài)下發(fā)電輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述吸熱層為銅、鋁或高導(dǎo)熱陶瓷材料的片層結(jié)構(gòu)，且吸熱層表面設(shè)有吸光涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述吸光涂層為包括透光層、吸收層和熱輸出層三層結(jié)構(gòu)的薄膜，其中所述吸收層為黑色吸光漆、鈷鎳鉻的氧化物或金屬?gòu)?fù)合陶瓷；所述吸收層背面的熱輸出層為ZnO、SnO2或ITO的紅外發(fā)射膜；所述吸光層表面的減反射層為厘8匕31203、3102、310、3^43故的單層減反膜或多層減反膜系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述散熱器至少為銅鋁翅片結(jié)構(gòu)的被動(dòng)散熱器或水冷散熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述絕熱層為石棉、玻璃纖維、絕熱陶瓷或鋁箔/玻璃 纖維多層復(fù)合材料之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述支架具有高度可調(diào)的支腳，熱電模塊在支架上相對(duì)地面的傾角可調(diào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)設(shè)有外接設(shè)有鋰電池、DC/DC穩(wěn)壓器、USB應(yīng)用接口或LED照明中一種或多種組合的外設(shè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述熱電模塊裝接于支架上且吸熱層向陽(yáng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述熱電模塊裝接于支架上且吸熱層向下與地面熱源相對(duì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述便攜式溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述支架閑置，且熱電模塊的吸熱層與地面熱源直接覆蓋，或者所述吸熱層涂設(shè)導(dǎo)熱硅脂并與地面熱源直接覆蓋。
【文檔編號(hào)】H02N11/00GK203504454SQ201320433708
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】金安君 申請(qǐng)人:金安君