CN103457515A - 基于汽车尾气余热的热光伏系统 - Google Patents

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Abstract

基于汽车尾气余热的热光伏系统，涉及汽车尾气余热再利用发电技术领域。本发明是为了解决现有热光伏系统中的光伏电池在发电时对汽车燃油的利用率低的问题。本发明所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统，通过选择辐射器将汽车发动机产生的废气余热转变为辐射能，再通过滤波器让特定波长的辐射能到达光伏电池表面，产生光电效应，进而实现将汽车尾气余热辐射能转化为电能，本发明所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统通过选择辐射器和滤波器的优化配合，能够使汽车燃油的利用效率提高10%，同时还有效解决了汽车尾气的热污染问题。本发明所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统适用于汽车尾气余热再利用发电领域。

Description

基于汽车尾气余热的热光伏系统
技术领域
本发明涉及一种汽车尾气余热发电系统。属于汽车尾气余热再利用发电技术领域。
背景技术
根据研究表明内燃机在燃烧后产生的能量约有30%至40%是以汽车尾气的形式排放到大气中，这些热量的损失，不仅加快了不可再生能源的消耗，而且加重了环境热污染。由于汽车尾气携带的能量非常巨大，所以对其吸收利用具有很大的潜在应用价值。热光伏电池可将汽车尾气中余热所产生的辐射能直接转换为电能。热光伏系统的理论效率高、具有广泛的热源、可便携、噪音低、高重量比功率、高体积比功率以及可实现热电联产等优点。20世纪末，Cody认为当红外发射体的工作温度为1000-1800℃时，若热光伏电池材料禁带宽度在0.25-0.5eV区间，热光伏系统将会获得最高的系统效率和最大输出功率密度。
目前研究较多的热光伏电池除传统Si、Ge电池外，主要集中于Ⅲ-Ⅴ族半导体材料和量子阱结构电池，他们具有较低的禁带宽度，如GaSb电池、InGaAs电池、InGaAs/InP电池、InGaAsSb/GaSb电池和InAsSbP/InAs电池。目前，国内外InAsSbP型热光伏材料的研究还处于起步阶段，多数研究者还致力于材料性能的分析研究，实际应用中光伏电池最佳转换频谱范围与辐射器射频范围相比非常小，因此现有热光伏系统中的光伏电池在发电时对汽车燃油的利用率低。
发明内容
本发明是为了解决现有热光伏系统中的光伏电池在发电时对汽车燃油的利用率低的问题，现提供一种基于汽车尾气余热的热光伏系统。
基于汽车尾气余热的热光伏系统，它包括：尾气通道2、选择辐射器3、滤波器4和光伏电池5；
尾气通道2的出气端连接选择辐射器3的进气端，滤波器4用于对其接收到的红外辐射波进行滤波，并将有用辐射能量发送给光伏电池5，光伏电池5用于将其接收到的有用辐射能量转化为电能。
基于汽车尾气余热的热光伏系统，它还包括：汽车发动机1、蓄电池6、散热器7和废气收集箱8。
汽车发动机1的排气端连接尾气通道2的进气端，光伏电池5的电能输出端连接蓄电池6的电能输入端，散热器7用于为光伏电池5散热，废气收集箱8的进气端连接选择辐射器3的出气端。
上述选择辐射器的材料为在800K～1200K的高温热辐射平衡态时，发射光谱峰位于3.5微米，发射峰宽小于0.5微米，并且具有单色性的复合材料。
上述滤波器的材料为Si和SiO2交替叠层组合形成的光子晶体材料。
上述光伏电池的材料为禁带宽度在0.3eV至0.5eV之间的半导体材料。
本发明所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统，通过选择辐射器将汽车发动机产生的废气余热转变为辐射能，再通过滤波器让特定波长的辐射能到达光伏电池表面，产生光电效应，进而实现将汽车尾气余热辐射能转化为电能，本发明所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统通过选择辐射器和滤波器的优化配合，能够使汽车燃油的利用效率提高10%，同时还有效解决了汽车尾气的热污染问题。本发明所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统适用于汽车尾气余热再利用发电领域。
附图说明
图1为基于汽车尾气余热的热光伏系统的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统，它包括：尾气通道2、选择辐射器3、滤波器4和光伏电池5；
尾气通道2的出气端连接选择辐射器3的进气端，滤波器4用于对其接收到的红外辐射波进行滤波，并将有用辐射能量发送给光伏电池5，光伏电池5用于将其接收到的有用辐射能量转化为电能。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统作进一步说明，本实施方式中，它还包括：汽车发动机1、蓄电池6、散热器7和废气收集箱8。
汽车发动机1的排气端连接尾气通道2的进气端，光伏电池5的电能输出端连接蓄电池6的电能输入端，散热器7用于为光伏电池5散热，废气收集箱8的进气端连接选择辐射器3的出气端。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统作进一步说明，本实施方式中，选择辐射器3的材料为在800K～1200K的高温热辐射平衡态时，发射光谱峰位于3.5微米，发射峰宽小于0.5微米，并且具有单色性的复合材料。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统作进一步说明，本实施方式中，滤波器4的材料为Si和SiO2交替叠层组合形成的光子晶体材料。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一或二所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统作进一步说明，本实施方式中，光伏电池5的材料为禁带宽度在0.3eV至0.5eV之间的半导体材料。
基于汽车尾气余热的热光伏系统的工作原理：
汽车发动机1排出的废气经尾气通道2进入选择辐射器3，选择辐射器3在高温下产生不同波长的红外辐射波，并将该红外辐射波发射到滤波器4中，滤波器4透过有用辐射能量并反射无用能量，该有用辐射能量透射至光伏电池5中，光伏电池5内部的P-N结对该有用能量产生光电效应形成电流，从而将高温受热的辐射能量直接转化成电能，最终将该电能储存在蓄电池6内；无用辐射能量反射回选择辐射器3，并用于维持选择辐射器3处于高温；散热器7用于为光伏电池5散热，废气收集箱8用于收集废气。

Claims (5)

1.基于汽车尾气余热的热光伏系统，其特征在于，它包括：尾气通道（2）、选择辐射器（3）、滤波器（4）和光伏电池（5）；
尾气通道（2）的出气端连接选择辐射器（3）的进气端，滤波器（4）用于对其接收到的红外辐射波进行滤波，并将有用辐射能量发送给光伏电池（5），光伏电池（5）用于将其接收到的有用辐射能量转化为电能。
2.根据权利要求1所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统，其特征在于，它还包括：汽车发动机（1）、蓄电池（6）、散热器（7）和废气收集箱（8）。
汽车发动机（1）的排气端连接尾气通道（2）的进气端，光伏电池（5）的电能输出端连接蓄电池（6）的电能输入端，散热器（7）用于为光伏电池（5）散热，废气收集箱（8）的进气端连接选择辐射器（3）的出气端。
3.根据权利要求1或2所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统，其特征在于，选择辐射器（3）的材料为在800K～1200K的高温热辐射平衡态时，发射光谱峰位于3.5微米，发射峰宽小于0.5微米，并且具有单色性的复合材料。
4.根据权利要求1或2所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统，其特征在于，滤波器（4）的材料为Si和SiO2交替叠层组合形成的光子晶体材料。
5.根据权利要求1或2所述的基于汽车尾气余热的热光伏系统，其特征在于，光伏电池（5）的材料为禁带宽度在0.3eV至0.5eV之间的半导体材料。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103982280A (zh) * 2014-06-06 2014-08-13 上海电机学院 一种汽车尾气余热回收利用装置
CN103997281A (zh) * 2014-05-05 2014-08-20 江苏大学 一种二次发电的热光伏热电联产装置
CN106593585A (zh) * 2017-01-19 2017-04-26 李竟儒 一种汽车发动机尾气余热变电能的装置
CN106772740A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 兰州大学 一种用于热光电池的光子晶体过滤器及其应用
CN110266248A (zh) * 2019-06-19 2019-09-20 中国科学院电工研究所 一种热光伏发电装置
CN112234912A (zh) * 2020-09-27 2021-01-15 哈尔滨工业大学 一种基于柴油机烟气余热的黑磷/溴化钠堆栈近场辐射热光伏发电装置
CN115013156A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 哈尔滨工业大学 一种用于航空发动机余热回收的近场热光伏发电装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060107995A1 (en) * 2002-08-23 2006-05-25 Gary Kovacik Thermophotovoltaic device
US7166797B1 (en) * 2001-08-23 2007-01-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Tandem filters using frequency selective surfaces for enhanced conversion efficiency in a thermophotovoltaic energy conversion system
US20130074906A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-28 Brad Siskavich Apparatus for converting thermal energy to electrical energy
CN203068773U (zh) * 2012-12-14 2013-07-17 江苏大学 一种带余热回收的小型热光伏热电联产系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7166797B1 (en) * 2001-08-23 2007-01-23 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Tandem filters using frequency selective surfaces for enhanced conversion efficiency in a thermophotovoltaic energy conversion system
US20060107995A1 (en) * 2002-08-23 2006-05-25 Gary Kovacik Thermophotovoltaic device
US20130074906A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-28 Brad Siskavich Apparatus for converting thermal energy to electrical energy
CN203068773U (zh) * 2012-12-14 2013-07-17 江苏大学 一种带余热回收的小型热光伏热电联产系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘广平等: ""应用于热光伏电池的一维Si/SiO2光子晶体滤光器研究"", 《中国科学E辑：技术科学》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103997281A (zh) * 2014-05-05 2014-08-20 江苏大学 一种二次发电的热光伏热电联产装置
CN103997281B (zh) * 2014-05-05 2016-08-24 江苏大学 一种二次发电的热光伏热电联产装置
CN103982280A (zh) * 2014-06-06 2014-08-13 上海电机学院 一种汽车尾气余热回收利用装置
CN106772740A (zh) * 2016-12-02 2017-05-31 兰州大学 一种用于热光电池的光子晶体过滤器及其应用
CN106593585A (zh) * 2017-01-19 2017-04-26 李竟儒 一种汽车发动机尾气余热变电能的装置
CN110266248A (zh) * 2019-06-19 2019-09-20 中国科学院电工研究所 一种热光伏发电装置
CN112234912A (zh) * 2020-09-27 2021-01-15 哈尔滨工业大学 一种基于柴油机烟气余热的黑磷/溴化钠堆栈近场辐射热光伏发电装置
CN115013156A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 哈尔滨工业大学 一种用于航空发动机余热回收的近场热光伏发电装置

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