CN101350580B - 固态温差发电板及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明在公开了一种固态温差发电板及其装置,固态温差发电板包括一板形绝缘体(3);一发电装置(2),及二分别与第一导线(20)与第二导线(21)连接且将正、负电流导出的导电线(6a)(6b)是在一绝缘体(3)的顶面及底面分别设置多列的第一导线(20)与第二导线(21),其多列的第一导线(20)与第二导线(21)两端设置在绝缘体(3)的两侧端并相互连接,形成多个生电点(22a)(22b);该第一导线(20)与第二导线(21)分别是以不同的金属或合金材质所制成,且经纳米化或微米处理;固态温差电装置,由数个固态温差发电板(1),将各固态温差发电板(1)两端导出正、负电流的导电线(6a)(6b)相互连接以形成主导电线(6A)(6B);及至少一与上述复数个固态温差发电板(1)接触且热传导系数良好并用于传热的固定基板(9)。
Description
技术领域
本发明涉及一种固态温差发电板及其装置。
背景技术
近来资源的消耗增加与环境的恶化,造成许多不良影响,如何有效的利用能源,成为极为重要的个课题,而现今的发电手段中,发电量大的方法,其二氧化碳产生的也越多,对环境的影响也越大,且使用上限制的也多,因此,此为了可以抑制二氧化碳的发生,并开发新的能源来源,便有业者开发出新的发电方式,为一利用会产生废热的装置排热来发电用的热电组件,将原本在电流下会产生吸热或放热的效应,进而达到以电生热或制冷的现象的热电组件,转换为只要有排热,即可输出电,也就是将通电后能够冷却的热电组件,转换成有温度差即可发电的热电组件,其热电组件系以将p型热电组件(p型半热电导体)和n型热电组件(n型热电半导体)交替的串联连接之热电变换模块,主要在高温的环境下,才有较佳的发电效率。
现今一般的热电组件,几乎为半导体材质所构成,虽然热电模块具有固态优点,但也有诸多缺点,如普遍效率低(热电变换效率为7~8%)、易损坏且体积大,传统热电模块的大尺寸、分离式特性、与其发电时需要在较高的温度下才能正常运作(约250℃),而能在常温下运作的热电组件,其发电效率低下,且寿命有限,故障率与制造成本皆偏高,并且其使用的范围较小,难以大量设置使用,且故障后不能维修,亦不能回收再利用。
有鉴于此,如何提高发电效率与降低制造成本,延长使用寿命,让尺寸多元化,而不需要在较高的温度下便能发电,并增加使用范围,且能回收再利用,便成为本发明欲改进的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能由数列不同材质金属或合金导线间的热电耦效应,利用温差进行发电的固态温差发电板及其装置。
本发明是采用以下技术手段实现的:
一种固态温差发电板(1),包括:一板形绝缘体(3);一发电装置(2),在一绝缘体(3)的顶面及底面分别设置多列的第一导线(20)与第二导线(21),其多列的第一导线(20)与第二导线(21)两端设置在绝缘体(3)的两侧端并相互连接,形成多个生电点(2a) (2b)(22a)(22b);该第一导线(20)与第二导线(21)分别是以不同的金属或合金材质所制成;及
两根分别与第一导线(20)与第二导线(21)连接且将正、负电流导出的导电线(6a)(6b)。
根据上述的固态温差发电板(1),所述第一导线(20)与第二导线(21),分别是以下列其一的材质组合,对应选配而制成:铬镁与铝镁;镍铜与铁;铂铑与铂。
根据上述的固态温差发电板(1),其特征在于:至少两个将前述多个生电点(22a)(22b)覆盖在内的导热体(4);及一除了生电点(22a)(22b)外而将前述第一导线(20)与第二导线(21)完全覆盖的绝热体(5);前述导热体(4)是由一将多个生电点(22a)(22b)包覆在内的绝缘层(41)、一将绝缘层(41)包覆在内的导热层(40)、一将导热层(40)与生电点(22a)(22b)之间空隙填满且能传导热能的导热胶(42)所组成。
本发明还可以采用以下技术手段实现:
一种固态温差发电板(1),包括:一板形绝缘体(3);一发电装置(2),是在绝缘体(3)的单面或两面设置多列且交错的第一导线(20)与第二导线(21),其多列的第一导线(20)与第二导线(21)两端设置在绝缘体(3)的两侧端并相互连接,形成多个生电点(2a)(2b);该第一导线(20)与第二导线(21)分别是以不同的金属或合金材质所制成,且经纳米或微米化处理;
至少两个将前述多个生电点(2a)(2b)覆盖在内的导热体(4);及一除了生电点(2a)(2b)外而将前述第一导线(20)与第二导线(21)完全覆盖的绝热体(5)。
根据上述的固态温差发电板(1),所述第一导线(20)与第二导线(21),分别是以下列其一的材质组合,对应选配而制成:铬镁与铝镁;镍铜与铁;铂铑与铂。
根据上述的固态温差发电板(1),第一导线(20)与第二导线(21)是由积层制程技术制造的金属薄膜。
根据上述的固态温差发电板(1),导热体(4)是含有金属颗粒的导热树脂。
本发明的另一技术手段实现方式:
一种固态温差发电装置,包括:复数个前述固态温差发电板(1),将前述各固态温差发电板(1)两端导出正、负电流的导电线(6a)(6b)相互连接以形成主导电线(6A)(6B);及设置在上述复数个固态温差发电板(1)单侧或两侧并与其接触,且热传导系数良好的固定基板(9)。
本发明与现有技术相比,具有以下明显的优势和有益效果:
1.因使用一般常见的金属做为发电材料之用,在制造成本上较为低廉,而制造程序上,困难度较低,且整体的发电效率较高,亦较不容易损坏或故障。
2.整体的构造简单,能大量制造,制造的尺寸大小,可随装置的不同,进行变更,故可适用于个各种大小的规模或是范围区域中使用。
3.其操作温度范围的上限与下限,比一般现今的半导体热电组件的250℃~常温℃的范围大,可于-273℃~300℃的环境下进行操作,能适用于各种装置及不同区域,无现今一般的热电组件,需要在高温环境下操作,或是发电量微弱的问题。
4.整体的使用寿命长,无动态组件,故障的机率低,且无二次公害的问题,当有故障或是损毁时,能将其回收再重新制造,对资源的消耗达到最低。
5.将不同金属或合金材质的第一导线(20)与第二导线(21),使其热电材料纳米化为纳米尺度结构或微米化,因为纳米结构的热电材料会具有新的物理及性质、产生新的界面及现象,而微米化后能方便进行芯片化,能提升发电的效率,更能较一般的半导体热电组件,更为节省制造成本。
附图说明
图1:本发明的立体示意图;
图2:本发明的立体部分剖示图;
图3:为图2的部分剖示图;
图4:为图1的X-X全剖视图;
图5:为图1的Y-Y全剖视图;
图6:本发明的俯视图;
图7:本发明固态温差发电装置的实施示意图;
图8:本发明另一实施例的立体示意图;
图9:为图8的Z-Z全剖视图;
图10:本发明另一实施例固态温差发电装置的实施示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例加以说明:
如图1所示,为本发明的立体示意图、如图2所示,为本发明的立体部分剖示图、如图3所示,为图2的部分剖示图、如图4所示,为图1的X-X全剖视图、如图5所示,为图1的Y-Y全剖视图、如图6所示,为本发明的俯视图。
图中揭示出一种固态温差发电板(1),包括:在一绝缘体(3)的顶面及底面分别设置多列的第一导线(20)与第二导线(21),其多列的第一导线(20)与第二导线(21)两端设置在绝缘体(3)的两侧端并相互连接,形成多个生电点(22a)(22b);该第一导线(20)与第二 导线(21)分别是以不同的金属或合金材质所制成;及两根分别与第一导线(20)与第二导线(21)连接且将正、负电流导出的导电线(6a)(6b)。
主要利用该不同金属或合金材质的第一导线(20)与第二导线(21)所形成的热电偶装置放入一个有温度梯度(即顶部比底部热)的环境中时,就会产生热电发电(TEG)现象,在这种情况下,因塞贝克(Seebeck)效应,该装置会产生电流,将热能转换为电能。
其次,在相同的面积下,第一导线(20)与第二导线(21)的设置量,以导线的线宽决定,故比现今的庞大半导体热电组件,能有较高的设置数量;再者,产生电流为热电偶的两端,因为第一导线(20)与第二导线(21)有较高的设置数量,故拥有更多的生电点(22a)(22b),其发电效率也就更大。
上述固态温差发电板(1)更设有至少两个将前述多个生电点(22a)(22b)覆盖在内的导热体(4);及一除了生电点(22a)(22b)外而将前述第一导线(20)与第二导线(21)完全覆盖绝热体(5)。其中,导热体(4)除了将热量传入之外,更能将生电点(22a)(22b)完整的保护,避免发电装置(1)受到损坏。
其次,绝热体(5)能将第一导线(20)与第二导线(21)完全保护,能使多个生电点(22a)(22b)的热量不会直接透过第一导线(20)与第二导线(21)传导,避免使所有的生电点(22a)(22b)温度相同而使发电装置(1)无法发电。
上述该导热体(4)是由一将生电点(22a)(22b)包覆在内的绝缘层(41)、一将绝缘层(41)包覆在内的导热层(40)、一将导热层(40)与生电点(22a)(22b)之间空隙填满且使热量能传导的导热胶(42)所形成;其最简单的使用方式,是仅使用一绝缘层(41),以避免多个生电点(22a)(22b)因接触导热层(40)而相互传导失去功用,并且在不影响其发电效率的状态下,使用导热胶(42)来传导热量。
上述固态温差发电板(1)两端具有将发电装置(2)正、负电导出的导电线(6a)(6b);其中,导电线(6a)连接发电装置(2)一端的第一导线(20),而另一导电线(6b)则连接发电装置(2)另一端的第二导线(21);利用导电线(6a)(6b),连接其不同金属材质的第一导线(20)与第二导线(21),而将使多个生电点(22a)(22b)因塞贝克(Seebeck)效应生成正电或负电输出,并利用导电线(6a)(6b)与其它装置或是发电装置(1)连接,且以串联或并联方式实施。
上述第一导线(20)与第二导线(21),分别是以下列其一的材质组合,对应选配而制成:铬镁与铝镁、镍铜与铁、铂铑与铂;使用一般工业常见的金属做为发电材料,在制造成本上较为低廉,并能提高发电的操作温度范围,约-273℃~300℃之间,能比现今的半导体热电组件适用温度范围更大。
如图8所示,为本发明另一实施例的立体示意图、如图9所示,为图8的Z-Z全剖 视图。图中揭示出一种固态温差发电板(1),包括:一板形绝缘体(3);一发电装置(2),是由不同金属或合金材质的数列第一导线(20)与数列第二导线(21)所组成,前述第一导线(20)与第二导线(21)交错设置于绝缘体(3)一侧面,且第一导线(20)与第二导线(21)的两端相互连接,形成生电点(22a)(22b);至少两个将前述生电点(22a)(22b)覆盖的导热体(4);及一将前述第一导线(20)与第二导线(21),除生电点(22a)(22b)外的部分完全覆盖绝热体(5)。
上述中,将第一导线(20)与第二导线(21)设于同一侧面,能方便使用积层制程制造,并能较容易连接成数组网络,用以提供较大量的电力输出;其次,导热体(4)与绝热体(5)的功用,因前段已有叙述,故不再详加说明。
上述第一导线(20)与第二导线(21),分别是以下列其一的材质组合,对应选配而制成:铬镁与铝镁、镍铜与铁、铂铑与铂;使用一般工业常见的金属做为发电材料之用,不使用贵金属,在制造成本上较为低廉,更能方便大量制造与使用。
上述第一导线(20)与第二导线(21)的材质为经过纳米或微米化处理的金属或合金材质;将其材质经过纳米或微米化处理,如化学合金法(Chemical alloying method),它比传统的熔化制程(Melt processing)来的简单,热电材质能被改善,提供纳米结晶材料,因纳米材料有比块材更多数目的界面、及量子局限化效应(Quantum confinementeffect),因此,比现今的可用材料具有提升发电效率的性质,而微米化处理,能方便进行芯片化的积层(multilayer)制程,有效提升单一面积下的容纳发电装置(1)的数量,进一步提升发电效率。
上述第一导线(20)与第二导线(21)是由积层(multilayer)制程技术所制成的金属薄膜;由积层制程,将其发电装置(1)细微化,芯片化,能更进一步的提高发电效率,而在相同面积的范围内,能容纳更多的第一导线(20)与第二导线(21)与生电点(22a)(22b)所形成的发电回路,以产生更大的电量输出,并能增加装置的范围与区域。
上述导热体(4)为含有金属颗粒的导热树脂;其使用较不易损坏,并能在导热的同时保护生电点(13)的材质,而且容易制造。
上述固态温差发电板(1)的两端更设有能将该发电装置(2)正、负电导出的导电线(6a)(6b);其中,导电线(6a)连接发电装置(2)一端的第一导线(20)处,而另一导电线(6b)则连接发电装置(2)另一端的第二导线(21)处。
如图7所示,为本发明固态温差发电装置的实施示意图。图中揭示出一种固态温差发电装置,包括:复数个固态温差发电板(1),设置于固定基板(9)上,并以各自发电装置(2)两端将正、负电流导出的导电线(6a)(6b)相互连接,形成主导电线(6A)(6B)连接输出。其中,利用导电线(6a)(6b)与多个固态温差发电板(1)的发电装置(2)连接,形 成并联状态,将其中一侧的导热体(4)装设于一固定基板(9)上,该固定基板(9)并装置于一发热体(7)上,而另一侧的导热体(4)处则设置一散热装置(8),让发电装置(1)两侧的生电点(22a)(22b)温度不相同,使第一导线(20)与第二导线(21)产生热电耦效应,造成其内的正电或是负电离子移动,进而发挥发电功效。
上述固态温差发电板可采用如图1所示的固态温差发电板(1);其适用于大型发电装置,能有较大的发电量,与较大的操作温度范围,较一般的半导体形式的热电装置更能有效的利用废热,并能在室温或以下的环境发挥作用,应用范围更广,如地热发电、太阳能发电、燃料电池等等各方面,且无机械式的噪音、公安危险、污染高、需常维修等问题。
如图10所示,为本发明另一实施例固态温差发电装置的实施示意图。图中揭示出固态温差发电板(1)的第一导线(20)与第二导线(21)改由积层(multilayer)制程技术所制成的金属薄膜,将其发电装置(1)细微化,能更进一步的提高发电效率;另以固定基板(9),上下固定于发电装置(1)两侧的导热体(4),使其方便设置使用,且能与现今半导体热电组件相同的面积与体积下,容纳更多由第一导线(20)与第二导线(21)与生电点(22a)(22b)所形成的发电回路,能产生更大的电量输出。
上述固态温差发电板是采用如图8所示的固态温差发电板(1);该固态温差发电板(1)适用于一般的中小型装置,能做为芯片化的设置,更能将其运用范围扩展,使用于日常生活中,会产生废热,或是有明显温度差异之处,让其提供一额外的电力,减轻能源的消耗,并能降低二氧化碳的产生,改善环境。
前述两固态温差发电装置中,固定基板(9)的材质为热传导系数良好的材质;除了能方便设置外,更能将热量迅速的导入或导出,以让固态温差发电装置有更好的发电效率。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案;因此,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换;而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种固态温差发电板(1),其特征在于包括:
一板形绝缘体(3);
一发电装置(2),是在一绝缘体(3)的顶面及底面分别设置多列的第一导线(20)与第二导线(21),其多列的第一导线(20)与第二导线(21)两端设置在绝缘体(3)的两侧端并相互连接,形成多个生电点(22a)、(22b);该第一导线(20)与第二导线(21)分别是以不同的金属或合金材质所制成;及
两根分别与第一导线(20)与第二导线(21)连接且将正、负电流导出的导电线(6a)、(6b)。
2.根据权利要求1所述的固态温差发电板(1),其特征在于:所述第一导线(20)与第二导线(21),分别是以下列其一的材质组合,对应选配而制成:铬镁与铝镁、镍铜与铁、铂铑与铂。
3.根据权利要求1所述的固态温差发电板(1),其特征在于:至少两个将前述多个生电点(22a)(22b)覆盖在内的导热体(4);及一除了生电点(22a)(22b)外而将前述第一导线(20)与第二导线(21)完全覆盖的绝热体(5);前述导热体(4)是由一将多个生电点(22a)(22b)包覆在内的绝缘层(41)、一将绝缘层(41)包覆在内的导热层(40)、一将导热层(40)与生电点(22a)(22b)之间空隙填满且能传导热能的导热胶(42)所组成。
4.一种固态温差发电板(1),其特征在于包括:
一板形绝缘体(3);
一发电装置(2),在绝缘体(3)的单面或两面设置多列且交错的第一导线(20)与第二导线(21),其多列的第一导线(20)与第二导线(21)两端设置在绝缘体(3)的两侧端并相互连接,形成多个生电点(22a)(22b);该第一导线(20)与第二导线(21)分别是以不同的金属或合金材质所制成,且经纳米或微米化处理;
至少两个将前述多个生电点(22a)(22b)覆盖在内的导热体(4);及
一除了生电点(22a)(22b)外而将前述第一导线(20)与第二导线(21)完全覆盖的绝热体(5)。
5.根据权利要求4所述的固态温差发电板(1),其特征在于:所述第一导线(20)与第二导线(21),分别是以下列其一的材质组合,对应选配而制成:铬镁与铝镁、镍铜与铁、铂铑与铂。
6.根据权利要求4所述的固态温差发电板(1),其特征在于:第一导线(20)与第二导线(21)是由积层制程技术制造的金属薄膜。
7.根据权利要求4所述的固态温差发电板(1),其特征在于:导热体(4)是含有金属颗粒的导热树脂。
8.一种固态温差发电装置,其特征在于包括:
复数个如权利要求1或权利要求4所述的固态温差发电板(1),将前述各固态温差发电板(1)两端导出正、负电流的导电线(6a)(6b)相互连接以形成主导电线(6A)(6B);及
设置在上述复数个固态温差发电板(1)单侧或两侧并与其接触,且热传导系数良好的固定基板(9)。
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Patent Citations (1)
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