CN101728994A - 半导体温差发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体温差发电装置，其中包括：吸热器，包括吸热部及传热部，所述吸热部用于与液体热源相接触，从该液体热源吸收热量，所述传热部用于传导所述吸收部吸收的热量；散热器，位于所述液体热源外，设置于所述吸热器的传热部上；半导体发电芯片，位于所述吸热器的传热部及所述散热器之间，所述半导体发电芯片的热端连接所述传热部，所述半导体发电芯片的冷端连接所述散热器。本发明所述装置以高温液体作为热源，依靠高温液体的热容在液体内部储存大量的能量实现温差发电，因此可以实现持续发电。

Description

半导体温差发电装置
技术领域
本发明实施例涉及发电技术领域，尤其涉及一种半导体温差发电装置。
背景技术
半导体温差发电技术利用塞贝克(Seebeck)效应，在半导体发电芯片的热端和冷端形成温差，从而产生电能。在现有技术中，提供给半导体发电芯片的热端的热源多种多样，如：燃烧的蜡烛火焰、燃料燃烧时放出的热以及各种余热系统中产生的余热、废热(如：汽车排气管放出的热、烟道排出的废热等)。
现有技术中至少存在如下问题：上述热源均为可持续提供热量的热源，即热源需不断补充能量且持续消耗燃料来维持热量的供给，使得现有半导体发电芯片的热端须与热源连在一起且需不断补充燃料或能量。
发明内容
本发明实施例提供一种半导体温差发电装置，用以在不持续燃烧燃料或能量的条件下，实现持续发电，且使热源与发电部件能够实现模块一体化。
本发明实施例提供一种半导体温差发电装置，其中包括：
吸热器，包括吸热部及传热部，所述吸热部用于与液体热源相接触，从该液体热源吸收热量，所述传热部用于传导所述吸收部吸收的热量；
散热器，位于所述液体热源外，设置于所述吸热器的传热部上；
半导体发电芯片，位于所述吸热器的传热部及所述散热器之间，所述半导体发电芯片的热端连接所述传热部，所述半导体发电芯片的冷端连接所述散热器。
本发明实施例所述装置以高温液体作为热源，依靠高温液体的热容在液体内部储存大量的能量实现温差发电，因此可以实现持续发电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述半导体温差发电装置实施例一的结构示意图；
图2为本发明所述半导体温差发电装置实施例二的结构示意图；
图3为本发明实施例二所述保温密闭容器的下部设置有出液口的结构示意图；
图4为本发明实施例二所述保温密闭容器的侧面设置有出液口的结构示意图；
图5为本发明所述半导体温差发电装置实施例三的结构示意图；
图6为本发明所述半导体温差发电装置实施例四的结构示意图；
图7为本发明所述半导体温差发电装置实施例五的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明所述半导体温差发电装置实施例一的结构示意图，如图所示，该装置包括：吸热器20、散热器30及半导体发电芯片40，其中，吸热器20包括吸热部21及传热部22，所述吸热部21用于与液体热源相接触，从该液体热源吸收热量，所述传热部22用于传导所述吸收部21吸收的热量；散热器30位于所述液体热源外，设置于所述吸热器20的传热部22上；半导体发电芯片40位于所述吸热器20的传热部22及所述散热器30之间，所述半导体发电芯片40的热端连接所述传热部22，所述半导体发电芯片40的冷端连接所述散热器30。
当进行发电时，可以将该半导体温差发电装置设置于一个装载有液体热源的保温密闭容器的顶部进行温差发电。
本实施例所述装置以高温液体作为热源，依靠高温液体的热容在液体内部储存大量的能量实现温差发电，因此可以实现持续发电。
如图2所示，为本发明所述半导体温差发电装置实施例二的结构示意图，本实施例中，所述半导体温差发电装置还进一步包括保温密闭容器10，所述吸热部21设置于所述保温密闭容器10内，所述传热部22设置于所述保温密闭容器的侧部内壁上，以下详细说明其工作原理：
所述保温密闭容器10用于装载液体热源13，其中，该保温密闭容器10的顶部设置有液体注入口11，该液体注入口11中设置有密封保温塞12。具体地，可以从液体注入口11向保温密闭容器10的内部直接注入热液体作为所述液体热源13，或者也可以先从液体注入口11向保温密闭容器10的内部注入冷液体，通过将该冷液体与保温密闭容器10中预置的化学物质混合放热后形成热液体作为所述液体热源13。其中，所述化学物质具有遇水放热的性能，如氢氧化钠等。生成液体热源后，盖上密封保温塞12，以保持保温密闭容器10的保温性，防止热量从此处流失。
另外，如图3、4所示，所述保温密闭容器10的下部或侧面还可以进一步设置有出液口14，用于更换所述液体热源，所述出液口14上设置有放液开关15。当液体热源的温度因长时间发电而降低过多时，打开放液开关15时，使保温密闭容器10中的液体热源13排出，以更换新的液体热源；当正常发电时，关闭放液开关15时，以保持保温密闭容器10的密封性，防止液体从此处流失。
所述吸热器20包括吸热部21及传热部22，所述吸热部21设置于所述保温密闭容器10的内部，与所述液体热源13相接触，所述传热部22设置于所述保温密闭容器10的内壁上。
所述散热器30位于所述保温密闭容器10的外部，设置于所述吸热器20的传热部22上或所述保温密闭容器10的外侧壁上；所述半导体发电芯片40位于所述吸热器20的传热部22及所述散热器30之间，所述半导体发电芯片40的热端连接所述传热部22，所述半导体发电芯片40的冷端连接所述散热器30。
当进行发电时，吸热器20的吸热部21从液体热源13吸收热量，经由传热部22将吸收的热量传递到半导体发电芯片40的热端，使热端的温度升高；另外，散热器30与空气换热，使半导体发电芯片40的冷端保持低温，从而在半导体发电芯片40的热端及冷端之间形成温差，利用塞贝克(Seebeck)效应使半导体发电芯片40发电，再通过设置引线41，即可以将生成的电能引出使用，以满足照明等用电需求。
本实施例所述装置以高温液体作为热源，依靠高温液体的热容在液体内部储存大量的能量实现温差发电，因此可以实现持续发电。
并且，由于采用液体热源，因此本实施例所述装置可以与液体热源进行一体模块化，如图4所示，可与发光二极管(Light Emitting Diode，简称：LED)照明灯连接也可充当手机的充电器。
图5为本发明所述半导体温差发电装置实施例三的结构示意图；在图2中，所述吸热器20的吸热部21可以为吸热片或吸热条，伸入到保温密闭容器10的内部。而在本实施例中，所述吸热器20的吸热部21也可以为金属胆内壁或局部金属胆内壁，即沿保温密闭容器10的内壁从液体热源13中吸收热量。
由于金属胆内壁或局部金属胆内壁无需伸入到保温密闭容器10的内部，因此，当从液体注入口11向保温密闭容器10的内部注入冷液体或热液体时，不会直接对吸热部21产生冲击，从而有利于避免损坏，延长使用寿命且成本低。
图6为本发明所述半导体温差发电装置实施例四的结构示意图。
上述实施例一所述半导体温差发电装置中的半导体发电芯片40为一个单级半导体发电芯片，为了进一步提高性能，如图所示，本实施例所述半导体发电芯片40具体为冷、热端相贴合且电串联连接的一个单级主半导体发电芯片及至少一个单级辅半导体发电芯片，所述单级主半导体发电芯片的冷端连接所述散热器，贴近所述吸热器20的一个单级辅半导体发电芯片的热端连接所述吸热器20的传热部22。
为了便于描述，图6中仅显示了一个单级主半导体发电芯片42和一个单级辅半导体发电芯片43，其中，所述单级主半导体发电芯片42的冷端连接所述散热器30，所述单级辅半导体发电芯片43的热端连接所述吸热器20的传热部22。
本实施例中设置的单级主半导体发电芯片及单级辅半导体发电芯片均可以利用塞贝克(Seebeck)效应进行发电，经过电串联连接有利于提高了输出电压；另外，所述单级辅半导体发电芯片除了具有发电功能外，还可以起到阻止保温密闭容器10中的液体热源的能量通过芯片的大量输出，从而达到热量传递的缓冲目的，避免保温密闭容器内液体热源的能量消耗散失过快，保持较大的温差，延长发电时间。
图7为本发明所述半导体温差发电装置实施例五的结构示意图。如图所示，本实施例所述半导体发电芯片40具体为一个双级半导体发电芯片44，其中一级的热端连接所述吸热器20的传热部22，另一级的冷端连接所述散热器30。
本实施所述装置通过设置双级半导体发电芯片可以达到与上述实施例四类似的技术效果，既可以提高输出电压，也可以延长发电时间。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种半导体温差发电装置，其特征在于，包括：
吸热器，包括吸热部及传热部，所述吸热部用于与液体热源相接触，从该液体热源吸收热量，所述传热部用于传导所述吸收部吸收的热量；
散热器，位于所述液体热源外，设置于所述吸热器的传热部上；
半导体发电芯片，位于所述吸热器的传热部及所述散热器之间，所述半导体发电芯片的热端连接所述传热部，所述半导体发电芯片的冷端连接所述散热器。
2.根据权利要求1所述的半导体温差发电装置，其特征在于，还包括：用于装载液体热源的保温密闭容器，所述吸热部设置于所述保温密闭容器内，所述传热部设置于所述保温密闭容器的侧部内壁上。
3.根据权利要求2所述的半导体温差发电装置，其特征在于，所述保温密闭容器的顶部设置有液体注入口，所述液体注入口中设置有密封保温塞。
4.根据权利要求3所述的半导体温差发电装置，其特征在于，所述液体热源为从所述液体注入口直接注入的热液体，或者为通过从所述液体注入口注入的冷液体与所述保温密闭容器中预置的化学物质混合放热后形成的热液体。
5.根据权利要求2所述的半导体温差发电装置，其特征在于，所述保温密闭容器的下部或侧面设置有出液口，所述出液口上设置有放液开关。
6.根据权利要求1所述的半导体温差发电装置，其特征在于，所述半导体发电芯片包括：冷、热端相贴合且电串联连接的一个单级主半导体发电芯片及至少一个单级辅半导体发电芯片，所述单级主半导体发电芯片的冷端连接所述散热器，贴近所述吸热器的一个单级辅半导体发电芯片的热端连接所述吸热器的传热部。
7.根据权利要求1所述的半导体温差发电装置，其特征在于，所述半导体发电芯片为一个双级半导体发电芯片，其中一级的热端连接所述吸热器的传热部，另一级的冷端连接所述散热器。
8.根据权利要求2～7中任一所述的半导体温差发电装置，其特征在于，所述吸热器的吸热部为金属胆内壁或局部金属胆内壁。
9.根据权利要求1～7中任一所述的半导体温差发电装置，其特征在于，所述吸热器的吸热部为吸热片或吸热条。
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