CN102104353A - 一种利用余热的低温半导体发电装置 - Google Patents

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倪开禄
张闻斌
张剑
李长岭
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Shanghai Chaori Solar Energy Science & Technology Co Ltd
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Abstract

本发明属于一种低温余热发电装置，利用主要由高效的半导体热电材料组成的发电装置将100℃左右的低温余热直接转换成电能。包括集热装置、碲化铋基热电发电器及散热冷却***组成，其特征在于：热电发电器采用了多个高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件，为长方形的薄片结构，多个热电转换元件进行了串联连接，在顶部和底部各放置一块陶瓷片并夹紧，顶部陶瓷片上黏附一片导热硅胶片，各热电转换元件间通过铝电极进行连接，连接好的热电转换元件矩阵中填充多孔聚合物密封。本发明的优点是可以回收热源温度在100℃附近的中小型设备的余热，使其能够再利用，从而降低能源的消耗。

Description

一种利用余热的低温半导体发电装置
技术领域
本发明属于一种低温余热发电装置，利用主要由高效的半导体热电材料组成的发电装置将100℃左右的低温余热直接转换成电能。
背景技术
近年来，随着全球经济地高速发展对能源特别是化石能源的需求在急速增加，而随之产生的能源危机和环境问题也越来越严重。与此同时，在日常生产和生活中化石能源产生的热量有很大一部分并没有被利用而是作为余热或者废热浪费掉了。若是能够将这一部分能量再利用，就能节约大量能源，有效地缓解现有的能源和环境危机。半导体热电材料是利用材料本身的热电效应实现热能与电能之间直接转换的能源材料。热电效应包括相互关联的三个效应：塞贝克(Seebeck)效应、珀尔帖(Peltier)效应和汤姆逊(Thomson)效应。其中热电发电利用的是其塞贝克效应，即当p、n两种半导体两端的温度不同时在半导体两端就有电势差，接上一个外接回路后就有电流流过，实现温差发电。由于半导体热电材料具有体积小、可靠性高、无污染、无噪音且有温差就能发电的特点被应用到本低温余热发电器中，可以有效地再利用传统的发电机无法使用的低温余热。而目前的太阳能发电已开始采用聚光晶体硅太阳能电池组件发电，其利用聚光镜聚集强烈的太阳光照射单晶体硅太阳能电池片发电，其发电效率远超过现有的普通太阳光照射晶体硅太阳能电池片，但是由于照射光线的强烈，单晶体硅太阳能电池片产生大的热量，为了防止过热引起发电效率的降低，需要用冷缺装置将单晶体硅太阳能电池片上的热散发，因此如果能对此热能加以利用，则可以大幅度提高整体的太阳能发电效率。此外也可以将一些其它的中小型设备的余热加以回收利用。
发明内容：
本发明的目的是提供一种热源温度在100℃附近的小型低温发电装置，以解决一些中小型设备的余热的再利用问题。本发明设计一种利用余热的低温半导体发电装置，包括集热装置、碲化铋基热电发电器及散热冷却***组成，其特征在于：热电发电器采用了多个高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件，为长方形的薄片结构，多个热电转换元件进行了串联连接，在顶部和底部各放置一块陶瓷片并夹紧，顶部陶瓷片上黏附一片导热硅胶片，各热电转换元件间通过铝电极进行连接，连接好的热电转换元件矩阵中填充多孔聚合物密封。其特征在于：集热装置为陶瓷板。其特征在于：散热冷却***为底部的陶瓷板，底部的陶瓷板为鳞状结构。本发明的优点是可以回收热源温度在100℃附近的中小型设备的余热，使其能够再利用，从而降低能源的消耗。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图，图2为49个发电元件进行了串联连接，组成了一个7*7的矩阵，图1中1、2是P型和N型的碲化铋基半导体发电元件，3是连接元件的铝电极，4是填充的多孔聚合物，5是顶部陶瓷板，6是底部陶瓷板，7是导热硅胶片，图2中8是发电元件，4是填充的多孔聚合物。
下面结合附图和施工实例对本发明作详细使用说明。
具体实施方式：
图中包括集热装置、碲化铋基热电发电器及散热冷却***组成，其特征在于：热电发电器采用了多个高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件，为长方形的薄片结构，多个热电转换元件进行了串联连接，在顶部和底部各放置一块陶瓷片并夹紧，顶部陶瓷片上黏附一片导热硅胶片，各热电转换元件间通过铝电极进行连接，连接好的热电转换元件矩阵中填充多孔聚合物密封。其特征在于：集热装置为陶瓷板。其特征在于：散热冷却***为底部的陶瓷板，底部的陶瓷板为鳞状结构。当有工业上的中小型设备的余热传递到导热硅胶片粘贴的散热器后，热通过导热硅胶片在传递到高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件顶部的陶瓷片上，并在高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件的上下陶瓷片之间产生温差，从而高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件有电流产生，而高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件底部的陶瓷板为鳞状结构是可以更好地散热，维持高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件上下部的陶瓷板有温差，并持续产生电流输出。

Claims (3)

1.一种利用余热的低温半导体发电装置，包括集热装置、碲化铋基热电发电器及散热冷却***组成，其特征在于：热电发电器采用了多个高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件，为长方形的薄片结构，多个热电转换元件进行了串联连接，在顶部和底部各放置一块陶瓷片并夹紧，顶部陶瓷片上黏附一片导热硅胶片，各热电转换元件间通过铝电极进行连接，连接好的热电转换元件矩阵中填充多孔聚合物密封。
2.按权利要求1所述的一种利用余热的低温半导体发电装置，其特征在于：集热装置为高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件顶部的陶瓷板。
3.按权利要求1所述的一种利用余热的低温半导体发电装置，其特征在于：散热冷却***为高性能的P/N型碲化铋基热电转换元件底部的陶瓷板，底部的陶瓷板为鳞状结构。
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