CN103069566A - 包括相变材料的热偶发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热偶发生器，该热偶发生器包括至少一个热电偶（2）以及具有不同相变温度（Tf1、Tf2）的两种相变材料（MCP1、MCP2），其中至少一个热电偶（2）具有相对的主面（8、10），所述主面（8、10）中的每个均被相变材料（MCP1、MCP2）中的一个覆盖，使得在加热或冷却阶段期间，热电偶（2）仅经受由两个相变材料（MCP1、MCP2）施加的温度梯度。
Description
技术领域和背景技术
本发明涉及一种使用相变（phase-change，相态改变）材料的热偶发生器（thermogenerator），并且更具体地说涉及一种热电能量的源。
术语“热电效应”表示经受温差的不同性质的两种传导性材料的接合处表现出的电势差；该效应也称作塞贝克效应（seebeck effect）。
塞贝克效应的最佳已知用途是利用热电偶测量温度。
迄今为止，热电转换系统或用于从热产生电的热电源由于它们的低效率等级以及它们的高成本仍局限于特定领域的市场。
在温度通常严格均匀的环境的情形中，系统不经历以连续方式的温度梯度。当出现温度梯度时，然后必须提供电池以存储产生的电流。因此发电会经历不受控制的事件。
此外，在独立的系统中，即未连接到用于控制温差的装置的系统，温差波动并且不允许电压与电流的恒定发生。这在电池电源的情形中是特别有问题的，电池电源不能容忍在其端子处的电压变化。
文献EP1001470描述了由热电偶供能的腕表。可以具有包括相变材料的两个元件。在所述装置中，并且在所述操作中，热梯度在热电偶内不能被控制成使得热梯度在给定期间是恒定的，并且使得该热电偶传送稳定的电力。
因此本发明的一个目的是提供使用相变材料的热偶发生器，对于该热偶发生器稳定电力的发生受到控制。
发明内容
上面设定的目标通过包括至少一个热电偶的热偶发生器以及包括具有不同的相变温度的相变材料的两个元件来实现，其中包括相变材料的元件定位在热电偶的任一侧，以使得热电偶仅经受由包括相变材料的两个元件施加的温度梯度。因此，当包括相变材料的元件中的一个既包括液相又包括固相时，该元件便处于恒定的温度。因此通过热电偶的温度梯度是恒定的。然后热电偶便能够传送稳定的电力。
换句话说，包括相变材料的元件与热电偶热串联地布置，即，热电偶因此仅经受包括相变材料的两个元件的温度。
试图将恒定的热功率值传递到热偶发生器，因为全部其他参数都已经恒定，所以所述热偶发生器预先假定恒定的温度梯度。
包括相变材料的元件布置在热电偶的两个面上，使得这些面完全地经受相变材料的温度。
在一个特别有利的方式中，可以确定在两个相变材料之间执行热短路，以便在熔融阶段中延长通过热电偶的温度梯度是恒定的时间期间。这些热短路可以通过包括相变材料的元件之间的流体连通实现，使得相变材料中过早出现的液核不直接地经受热源。在相变材料的箱之间进行连接以便在最少暴露的材料中快速地形成核的出现，并且延长温度恒定的期间。
在另一个特别有利的方式中，可以包括在其中固化延迟的区域，使得在固化阶段中温度梯度是恒定的期间能够延长。为实现此目的，包括在其中相变材料的厚度大于熔化前端距离的区域。
那么本发明的主体是一种热偶发生器，该热偶发生器包括至少一个热电偶以及具有不同相变温度的两种相变材料，其中所述至少一个热电偶具有两个相对的主面，并且其中，所述主面中的每个均被相变材料中的一种覆盖，使得在加热或冷却阶段期间热电偶仅经受由两个相变材料施加的温度梯度。
在一个实例实施方式中，热偶发生器包括含有相变材料的罩壳（enclosure），其中每个罩壳均具有第一部件与第二部件，其中第一部件包括一平坦板，该平坦板的中一个面装配有突出翅片，并且其中第二部件包括一平坦面，该平坦面中一个面与所述热电偶接触，并且该平坦面的另一个面装配有突出翅片，其中第一部件和第二部件彼此相向安装，使得翅片相互穿插，以限定其中存在相变材料的腔体。
有利地，在罩壳的每个的至少一部分中的相变材料的厚度具有优选地略微小于或等于熔化前端距离的级别，其中熔化前端距离等于其中k是相变材料的热传导率，L是相变材料的熔解潜热，ΔT是翅片的壁的温度与相变材料的所述相变温度之间的温差。
在一个特别有利的方式中，根据本发明的热偶发生器包括使两种相变材料直接接触的的装置。
使两种相变材料直接接触的所述装置可以包括将其中存在所述第一相变材料的罩壳与其中存在第二相变材料的罩壳联接的至少一个导管，其中所述导管部分地通过第一相变材料以及通过第二相变材料填充。
在一个优选的方式中，导管的横向尺寸小于或等于熔化前端距离，其中熔化前端距离等于
其中k是相变材料的热传导率，L是相变材料的熔解潜热，ΔT是导管的壁的温度与相变材料的相变温度之间的温差。
根据本发明的一个优选实施方式，导管的横向尺寸远小于熔化前端距离，标线为例如为该熔化前端距离的仅0.01%到50%，或者甚至0.1%到20%。
导管可以由提供令人满意的热传导性的材料制成，即，热传导性大于在本发明中使用的MCP[相变材料]的温度的材料。
例如，导管可以由铝、钢、铜或者不锈钢制成。
有利地，导管的中央部分由具有有限热传导性的材料制成，即，热传导率小于相变材料的热传导率的材料。
例如，导管的所述部分可以由玻璃或塑料制成。
可以确定至少一定体积的液体以便在所述导管中将所第一相变材料与第二相变材料分离。
在一个同样特别有利的方式中，包含具有较高相变温度的相变材料的罩壳具有厚度大于熔化前端距离的相变材料的区域。
这可以通过确保两个翅片之间的距离局部地大于熔化前端距离而获得。作为变型，该罩壳可以包括含有相变材料的增加的箱，其中所述箱的横向尺寸大于熔化前端距离。
根据本发明的热偶发生器优选地被热绝缘装置围绕以引导热通量通过由相变材料与至少一个热电偶形成的层叠物。
本发明的另一个目的是包括热源和根据本发明的热偶发生器的发电系统。
热源可以定位在包含具有较高相变温度的相变材料的罩壳的侧面上。
在另一个实例实施方式中，根据本发明的发电系统可以包括包含热传递流体的闭合的流体回路，其中所述回路能够与第一相变材料与第二相变材料交换热量，并且横穿热源，其中所述热源沿着热传递流体的流动方向位于具有较低相变温度的相变材料的下游，并且位于具有较高相变温度的相变材料的上游，并且其中，当热传递流体与具有较低相变温的相变材料换热时，所述热传递流体的温度至少等于材料的相变温度，并且当热传递流体与具有较高相变温度的相变材料换热时，所述热传递流体的温度至少等于所述材料的相变温度。
例如热源由至少一个集成电路形成。
附图说明
通过利用后面的描述以及所附的说明将会更好地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的热偶发生器的示意图；
图2A是在两种相交换材料之间具有热短路的根据本发明的热偶发生器的实例实施方式的示意图；
图2B是图2A的细节图；
图3A到图3C是示出在不同状态中的热短路的图2A的细节图；
图4A到图4C是示出在不同状态中的热短路的变型实施方式的视图；
图5是与流体回路相关的包括根据本发明的热偶发生器的发电系统的示意图；
图6是当温度改变时在相变材料中存储或释放的能量的变化的图示。
具体实施方式
在图1的根据本发明的热偶发生器的示意图中可见包括热电偶2以及第一元件4和第二元件6，所述第一元件和第二元件的每个均包含相变材料MCP1、MCP2。在说明书的剩余部分中相变材料将通过“MCP1材料”和“MCP2材料”指示。
热电偶2具有较大面积的两个相对面8，10。面8、10中的的每个均与包括相变材料的元件4、6中的一个接触。
包括相变材料的第一元件4和第二元件6完全地覆盖热电偶2的两个面8、10。
包括相变材料的第一元件4与第二元件6中的每个具有罩壳12、14以及在在罩壳12，14中的MCP1、MCP2材料，所述罩壳具有与热电偶2的面8、10接触的面12.1、14.1。
热偶发生器有利地被沿着所述层叠物的轴线引导热通量的热绝缘件17围绕，并且此外朝向外部减少热损失。
根据本发明，MCP1、MCP2材料具有不同的固态-液态相变温度Tf1、Tf2。
MCP1材料具有较高的熔化点并且旨在定位在热源15的侧面上。热源可以是计算机的集成电路、光电池、太阳能热部件、诸如IGBT（绝缘栅双极晶体管）的功率电子器件、诸如微处理器的微电子器件等。
术语“热电偶”表示当经历温度梯度时能够产生电力的任何装置。
例如，热电偶2包括基板和串联连接的一个或多个P-N结。P-N结通过N掺杂半导体材料和P磷掺杂半导体材料形成。这些材料以交替方式定位，并且在热电偶的两个面8、10之间延伸。在N掺杂材料与相邻的P掺杂材料之间形成相互连接以便形成P-N结。因此，P-N结的两种材料都经历由MCP1和MCP2材料施加的相同的热通量。P-N结串联电连接。
P-N结的材料通过基板分离，所述基板选择为使得其是电绝缘件，以防止P-N结的电短路，并且使得所述基板是令人满意的热绝缘件以防止MCP1材料与MCP2材料之间的热短路。所述基板可以，例如，由柔性聚合物、陶瓷或金属制成。使用的聚合物可以是热固性聚合物。
在模块的端子处的电压ΔV取决于P-N结的数量；该数量越大电压越高。
N掺杂材料与P掺杂材料之间的连接和P-N结之间的相互连接例如由铜制成。
MCP1材料具有相变温度T1；在热电偶的面8上施加温度T1并且热电偶的面10在MCP2材料T2的温度处。
差值ΔT=T1–T2使得电压ΔV在热电模块2的端子处出现。
塞贝克效应导致下面的关系：
ΔV=ΔT.S
其中
-ΔV是在热电模块的端子处的电压的电位差，
-ΔT是在P-N结中以°C表示的温度梯度。
-S是以V.K-1表示的塞贝克系数。
因此，施加的温度梯度ΔT越高，由热偶发生器产生的电位差ΔV越大。
ΔT的值根据期望的功率值选择；例如，如果期望的是几百毫瓦特的功率值，那么20°C的温差就是足够的。如果想得到几瓦特的功率值，便要求几百°C的温度差。
当通过热源贡献热量时，相变材料逐渐地从固态改变到液态，液态被限定在罩壳中。
然后热电偶在其第一面8与第二面之间经历温度梯度。包括相变材料的这些元件形成热源与热电偶之间的热缓冲件，一个方面，在热电偶的后面中，另一个方面，通过该装置将热梯度施加在热电偶上。
在图6中，存储能量和释放能量E的改变作为用于MCP1和MCP2材料的温度T的函数示出。MCP1材料的能量改变以实线表示，并且MCP2的能量改变以虚线表示。附图标记S仅指示固相，附图标记L仅指示液相，并且附图标记S+L是液相与固相的混合。
只要固相与液相共存，那么MCP1、MCP2材料中的每个便具有恒定的温度Tf1、Tf2。这些期间由图6中的竖直线表示。
用ΔTcst指示的两个相变材料同时处于恒定温度Tf1、Tf2的区域通过未断开的水平线界定。这是允许产生稳定的电力的期间。
根据本发明，热电偶仅经受由两种相变材料MCP1、MCP2施加的温度梯度。因此，在其中两种材料MCP1、MCP2均处于恒定温度Tf1、Tf2的期间，热电偶2经受的温度梯度是恒定的。然后热偶发生器可以产生稳定的电力。
然后凭借本发明容易利用相变材料，以从热源产生稳定的功率。
在图2A和图2B中可见根据本发明的热偶发生器的特别有利的实施方式，其提供了产生稳定电力的延长的期间。
用于图1的附图标记将被用于指示图2A中的相同的元件。
此实施方式不同于图1的实施方式，明显地在于，热偶发生器包括在包括相变材料的第一元件4与包括相变材料的第二元件6之间形成热短路的装置16。
此外，在图2A中可以看到，包括相变材料的元件4、6以及多个特别的罩壳的实例实施方式。
在该实例中，每个罩壳都包括外壁19，例如由
型玻璃制成，以及包括用于在相变材料与热电偶之间传递热量的装置。罩壳的热传导性很低，并且优选地小于MCP的热传导性。
在示出的实例中，热传递装置包括相互锁定的外部部件18与内部部件20。部件18、20包括板18.1和从板18.1的面中的一个突出的翅片22。所述部件由诸如铝或铜的提供令人满意的热传导性的材料制成。
翅片22例如具有三角形区段。翅片22的功能是在相变材料与外部环境之间开发较高的热交换区域。所述部件的特征在于它们的“表面布置”因数，该因数等于具有翅片的部件的面积与不具有翅片的部件的面积的比。例如，发展因数（development factor）2使得相变材料的存储功率密度能够加倍。优选地将选择具有的部件。在图2A中，部件的发展系数是6的级别。
两个部件18、20相互锁定，使得部件18、20的翅片22接纳在其他部件20、18的两个翅片22之间。这两个部件18、20然后限定具有锯齿形区段的腔体24。包括相变材料的第一元件4的外部部件18的板18.1的平坦面接收来自热源15的热通量F，并且包括相变材料的第一元件2的内部部件20的平坦面与内部部件20的平坦面与热电偶2接触。
内部部件20的翅片22形成将热量从MCP1材料传导到热电偶2、并且然后从热电偶2传导到MCP2材料的翅片。
在包括位于热源15的侧面上的相变材料的元件4的情形中，外部部件18的翅片22也用于将热量从热源15传导到MCP1材料。
内部部件20，例如，粘结在热电偶2的面上以确保令人满意的热传导。
在外壁与两个部件18、20之间的组件通过本领域中公知的传统装置抵着相变材料而密封。
MCP1材料例如是
其相变温度是58°C，并且MCP2材料是
其相变温度是35°C，这些来自
公司。
出于构造简单的目的，两个罩壳是相同的；然后，相对于包含MCP2材料的罩壳，该罩壳有可能在外部部件18的区域中不具有翅片22，因为不期望热量被传导到热偶发生器的外部。
在每个罩壳中，相变材料的厚度有利地大致恒定。该厚度等于将与两个相邻翅片22相对的面分离的距离，所述面形成具有相变材料的两个热交换表面。
相变材料的平均厚度等于特征长度Lc。
以特别有利的方式，特征长度Lc具有优选地小于或等于被熔化前端覆盖的距离的等级。术语“具有…的等级”被理解为表示大约30%的差是可以容忍的。通过翅片22传送的热量可以由此一直横穿材料，并且熔化完全地在取决于热源的给定的时间期间中。
熔化前端距离由下面的关系提供：
其中：
k：热传导率
L：MCP的熔解潜热，
ΔT：翅片的壁的温度与MCP的相变温度之间的温差，
t：时间。
相变材料的存储功率由下面的关系提供：
熔化前端距离因此取决于存储功率和时间。
在下面的表格中，不同的熔化前端距离值根据存储功率和时间分组在一起，前提是MCP1和MCP2材料具有等于0.2W/m/K的热传导性，并且该热源处于100°C的温度处。
根据热偶发生器的操作条件，可以计算出罩壳中的相变材料的最大有利厚度。
应该清楚理解的是，没有绝对必要要求两种材料都具有相同的热导率。两种材料可以选择为不同；在这种情形中，两个罩壳中的两种相变材料的厚度的可能是不同的。
我们现在将要更加详细地描述热短路装置16。
在图3A到图3C中，可以在三种不同的状态中看到这种热短路装置16的实例。
在该实例中，热短路装置16包括将MCP1材料的箱的内部联接到MCP2材料的箱的一个或多个导管26。在所示的实例中，热偶发生器包括两个导管26。当MCP1和MCP2材料处于固态时，导管的在包含MCP1材料的罩壳的侧面上的部分（在图2A示出的上部）填充以MCP1材料，并且导管的在包含MCP2材料的罩壳的侧面上的部分（在图2A示出的下部）填充以MCP2材料。填充以例如空气的气体的容积28存在于固态的两种MCP1、MCP2材料之间。
有利地，导管26由具有令人满意的热传导率的材料制成；例如导管由例如铝或铜的金属制成。
甚至更有利的是，导管的在至少MCP1材料与气体或液体的界面与至少气体或液体与MPC2材料界面之间延伸的中央部分具有热传导性，使得大部分热量（例如具有至少90%的等级）穿过相变材料而不穿过导管的壁。例如，该导管由例如诸如塑料材料或玻璃的、热传导性低于相变材料的热传导性的材料制成，并且/或者该导管很薄，以便提供用于热通量的小区段。例如，该中央部分可以表示导管总长度的10%与30%之间的部分。
根据本实施方式的热偶发生器还可以包括分布在包含MCP1、MCP2材料的罩壳之间的多个导管26。
热偶发生器还可以包括挨着彼此定位的多个导管。
当MCP1材料熔化时，该材料扩展并且与MCP2材料接触，向MCP2材料传递热量，致使其熔化。MCP1和MCP2材料选择为使得它们不是易混合的。
以一种特别有利的方式，导管26的横向尺寸（即在圆形截面的导管的情形中导管的直径）小于特征尺寸Lc，以使在导管中、特别地在导管的中心，快速地发生相变材料MCP1的完全熔化。熔化前端距离等于熔化前端在给定时间内行进的距离。通过选择使得导管的直径小于该距离，熔化前端将会行进导管的直径；然后可以确定导管中的全部MCP1材料都已经熔化。
上面给定的尺寸的实例也应用于确定导管的尺寸。根据热偶发生器的操作条件，因此能够计算用于联接两个罩壳的导管的最大有利直径。
包含在导管中的MCP2材料的体积与罩壳中的MCP2材料的体积之间的比有利地小于30%，优选地小于20%，并且甚至更优选地为2%到15%的级别。
现在我们将说明热偶发生器的操作，假设MCP1、MCP2材料是固态的。
当包括相变材料MCP1的元件经受热源时，相变材料MCP1开始熔化，并且位于导管26中的MCP1材料也开始熔化（图3A）。在熔化过程中，MCP1材料处于恒定温度Tf1。然后，MCP1材料与位于导管（图3B）中的MCP2材料接触。然后很小量的热在导管中的MCP1材料与MCP2材料之间传送；并且MCP2材料开始熔化（图3C）。然后材料MCP2处于恒定的温度Tf2。
凭借这些热短路装置16，因此致使材料MCP2的第一液态核更加快速地出现，不管由热电偶形成的热阻怎样，然而不会加速全部MCP2材料的完全熔化。只要MCP2材料的第一液态核出现，MCP2材料便在温度Tf2处直到固态MCP2材料的最后的核消失。MCP1、MCP2材料都处于恒定温度的时间期间因此延长。
然后，这防止了全部MCP1材料，或其大部分在MCP2材料熔化以前熔化。这通过使由热电偶形成的热阻短路实现。
这些热短路装置使MCP2材料的液态核能够快速的形成，然而不减小热梯度的形成中涉及的MCP2材料的体积，因为添加了在导管中使用的材料，并且这些材料在任何情况下都不促进热梯度的形成。此材料的数量不是通过热电偶“看到”的。
应该清楚理解的是，不同的导管可以具有彼此不同的直径；在具有最大直径的导管中的完全熔化可能因此比具有最小直径的导管中的完全熔化发生的晚。还可以设想具有可变直径的一个或多个导管。该变型使得能够获得具有灵活响应的系统：如果导管截面增加，则导管将因此能够针对相同装置短路更大的电力值或源时间（参见上表中的数据）。
在图4A到图4C中，可以看到两个罩壳之间的短路装置的变型。在该变型中，在两种材料之间的容积28部分地填充以例如水的液体30。该液体与MCP1材料或与MCP2材料都是不易混合的。基于该可变形性，液体30的体积在仍未熔化的MCP1材料与MCP2材料之间提供了令人满意的界面。
这些短路装置的操作与图3A到图3C中示出的装置类似，并且将不在这里重复。
根据本发明的热偶发生器还有利地包括用于延迟具有较高熔点Tf1的MCP1材料的完全固化的装置。
用于延迟MCP1材料的完全固化的装置通过包含MCP1材料的区域形成，该区域的尺寸（特别地是在罩壳的两个内部表面之间的区域的尺寸）大于罩壳的剩余部分的尺寸。
例如，在图2A的热偶发生器的情形中，锯齿状腔体可以包括两个部件18、20的限定通道的两个翅片之间的距离为特征尺寸Lc例如两倍或更多的区域。作为变型，该罩壳可以包括额外增加的箱，该箱的横向尺寸大于特征尺寸。
MCP1材料的厚度大于熔化前端距离的部分的体积与MCP1材料的总体积之间的比有利地小于30%，优选地小于20%，并且更加优选地为2%到15%的级别。
现在我们将说明热偶发生器的操作，假设MCP1、MCP2材料初始地是液态的。
如果没有热源存在，则罩壳冷却，且实际上翅片22也冷却，致使MCP1和MCP2材料的温度下降。
由于MCP1材料是具有较高熔点的材料，因此其首先固化。
当MCP1材料发生固化，并且存在液相时，MCP1材料的温度处于温度Tf1处。因此，通过热电偶的温度梯度是恒定的。通过包括该较大尺寸的区域，在该区域中的MCP1材料的固化与剩余的MCP1材料相比被延迟。因此，MCP1材料的液相的存在被延长，并因此伴随恒定温度Tf1的保持，以及恒定温度梯度的保持。
在图5中可以看到与流体回路相关联的根据本发明的热偶发生器的另一种操作方法。
与图1和图2A中的热偶发生器不同，热源不是直接地辐射包括相变材料的第一元件，而是与热传递流体在其中流动的流体回路32交换热量。
热源沿着热传递流体的流动方向位于包括相变材料的第二元件6的下游，以及包括相变材料的元件4的上游。流体回路32形成闭合环路，并且横穿包括相变材料的第二元件6、热源15以及包括相变材料的第一元件4。热传递流体的温度至少等于相变材料MCP2的温度。
相变元件的罩壳使得它们定界用于相变材料MCP1和MCP2的腔体，以及用于热传递流体的密封流动的通道。可以包括以密封方式横穿包含相变材料的元件4、6的罩壳的管道。
所述热源例如是计算机中的集成电路。
我们现在说明图5的回路的操作。
“冷的”热传递流体横穿包括相变材料的第二元件，并且导致MCP2材料的局部熔化。然后，该热传递流体横穿热源，在热源中热传递流体被加热到至少等于Tf1的温度。加热的热传递流体随后横穿包括相变材料的第一元件，导致MCP1材料的局部熔化。然后，热传递流体被冷却，并且然后返回到包括相变材料的第二元件。
只要热传递液体在回路中流动，MCP1和MCP2材料就处于固相-液相的过渡状态中。包括相变材料的元件中的每个的温度都是恒定的，实际上，施加到热电偶的温度梯度也是这样。然后热偶发生器产生稳定的电力。
图5的系统特别适于冷却计算机的集成电路，因为以这种方式提取的热量使得能够产生可以被计算机使用的电力。只要计算机操作，热传递流体就在回路32中流动并且使MCP1、MCP2材料保持在瞬间相变状态中。
如在图6中可见，由于相变材料的特性是可反转的，因此凭借本发明、根据热源的周期性操作，可以以周期性的方式产生稳定的电能：热的发散的期间（MCP1材料与MCP2材料的加热与熔化）与热的非发散期间（MCP1材料与MCP2材料的冷却与固化）交替。
应该清楚理解的是，根据本发明的热偶发生器可以根据应用包括串联或并联电连接的多个热电偶。这些热电偶并联地热连接。热电偶挨着彼此定位在包括相变材料的两个元件之间。
可以在本发明中使用的相变材料可以是：相变温度是99°C的诸如
的
的有机材料、相变温度是122°C的苯甲酸、相变温度是130°C的苯酰胺、相变温度是123°C的二苯乙烯、相变温度是118°C的赤丁四醇等、相变温度117°C是诸如MgCl2.6H2O的盐的水化物、相变温度是140°C的诸如KNO3-NaNO2-NaNO3的盐、相变温度是222°C的NaNO3-KNO3等、或者相变温度是232°C的诸如锡的金属等。
将优选地选择对于产生的电力将会有利的具有显著温差的相变材料MCP1与MCP2的对。
Claims (15)
1.一种热偶发生器，包括至少一个热电偶（2）以及具有不同相变温度（Tf1、Tf2）的两种相变材料（MCP1、MCP2），所述至少一个热电偶（2）具有相对的主面（8、10），并且所述主面（8、10）中的每个均被所述相变材料（MCP1、MCP2）中的一种覆盖，使得在加热阶段或冷却阶段期间，所述热电偶（2）仅经历由所述两种相变材料（MCP1、MCP2）施加的温度梯度。
2.根据权利要求1所述的热偶发生器，包括包含所述相变材料（MCP1、MCP2）的罩壳，每个罩壳均具有第一部件与第二部件（18、20），所述第一部件（18）包括平坦板（18.1），所述平坦板的一个面装配有突出翅片（22），并且所述第二部件（20）包括平坦面（20.1），所述平坦面的一个面与所述热电偶（2）接触，并且所述平坦面的另一个面装配有突出翅片（22），所述第一部件（18）和所述第二部件（20）彼此相向安装，以使得所述翅片（22）相互穿插，从而限定内部存在所述相变材料（MCP1、MCP2）的腔体（24）。
3.根据权利要求2所述的热偶发生器，其中，在所述罩壳的每个的至少一部分中的所述相变材料的厚度具有熔化前端距离的级别，所述熔化前端距离等于
其中k是所述相变材料的热传导率，L是所述相变材料的熔解潜热，ΔT是所述翅片的壁的温度与所述相变材料的所述相变温度之间的温差。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的热偶发生器，包括用于使所述两种相变材料（MCP1、MCP2）直接接触的装置（16）。
5.根据权利要求4所述热偶发生器，其中，用于使所述两种相变材料直接接触的所述装置（16）包括连接内部存在所述第一相变材料（MCP1）的罩壳与内部存在所述第二相变材料（MCP2）的罩壳的至少一个导管（26），所述导管（26）部分地通过所述第一相变材料以及通过所述第二相变材料填充。
6.根据权利要求5所述的热偶发生器，其中，所述导管（26）的横向尺寸小于或等于熔化前端距离，其中所述熔化前端距离等于
其中k是所述相变材料的热传导率，L是所述相变材料的熔解潜热，ΔT是所述导管的壁的温度与所述相变材料的所述相变温度之间的温差。
7.根据权利要求5或6所述的热偶发生器，其中，至少一个一定体积的液体（30）将所述导管中的所述第一相变材料与所述第二相变材料分开。
8.根据上述权利要求中的一项所述的热偶发生器，包括包含所述相变材料（MCP1、MCP2）的罩壳，所述罩壳包含具有较高相变温度（Tf1）的所述相变材料（MCP1），所述相变材料包括的一相变材料区域的厚度大于所述熔化前端距离。
9.根据与权利要求2结合的上述权利要求中的一项所述的热偶发生器，其中，两个翅片（22）之间的距离局部地大于所述熔化前端距离。
10.根据权利要求8所述的热偶发生器，其中，所述罩壳包括包含相变材料（MCP1）的附加的箱，所述箱的横向尺寸大于所述熔化前端距离。
11.根据上述权利要求中的一项所述的热偶发生器，被热绝缘装置（17）围绕以引导热通量通过由所述相变材料（MCP1、MCP2）和所述至少一个热电偶（2）形成的层叠物。
12.一种发电系统，包括热源（15）以及根据上述权利要求中的一项所述的热偶发生器。
13.根据上述权利要求所述的发电系统，其中，所述热源（15）位于包含具有较高相变温度（Tf1）的所述相变材料（MCP1）的所述罩壳的侧面上。
14.根据权利要求12所述的发电系统，包括包含热传递流体的闭合流体回路（32），所述回路能够与所述第一相变材料和所述第二相变材料（MCP1、MCP2）交换热量，并且横穿所述热源（15），其中所述热源（15）沿着所述热传递流体的流动方向位于具有较低相变温度（Tf2）的所述相变材料（MCP2）的下游以及具有较高相变温度（Tf1）的所述相变材料（MCP1）的上游，并且其中，当所述热传递流体与具有较低相变温（Tf2）的所述相变材料（MCP2）交换热时，所述热传递流体的温度至少等于所述材料（MCP2）的相变温度（Tf2），并且当所述热传递流体与具有所述较高相变温度（Tf1）的所述相变材料（MCP1）交换热时，所述热传递流体的温度至少等于所述材料（MCP1）的相变温度（Tf1）。
15.根据权利要求12、13或14所述的发电系统，其中，所述热源（15）由至少一个集成电路形成。
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