CN103457515B - 基于汽车尾气余热的热光伏系统 - Google Patents
基于汽车尾气余热的热光伏系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103457515B CN103457515B CN201310428610.7A CN201310428610A CN103457515B CN 103457515 B CN103457515 B CN 103457515B CN 201310428610 A CN201310428610 A CN 201310428610A CN 103457515 B CN103457515 B CN 103457515B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- automobile
- residual heat
- tail gas
- photovoltaic cell
- photovoltaic system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 21
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
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
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 (1)
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；
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；
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；
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，滤波器(4)透过有用辐射能量并反射无用能量；
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310428610.7A CN103457515B (zh) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | 基于汽车尾气余热的热光伏系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310428610.7A CN103457515B (zh) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | 基于汽车尾气余热的热光伏系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103457515A CN103457515A (zh) | 2013-12-18 |
| CN103457515B true CN103457515B (zh) | 2015-10-28 |
Family
ID=49739568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310428610.7A Active CN103457515B (zh) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | 基于汽车尾气余热的热光伏系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103457515B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| CN112234912B (zh) * | 2020-09-27 | 2021-07-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种黑磷/溴化钠堆栈近场辐射热光伏发电装置 |
| CN115013156B (zh) * | 2022-06-27 | 2022-12-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于航空涡喷发动机余热回收的近场热光伏发电装置 |
Citations (2)
| 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 |
| 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 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2399673A1 (en) * | 2002-08-23 | 2004-02-23 | Alberta Research Council Inc. | Thermophotovoltaic device |
| US20130074906A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | Brad Siskavich | Apparatus for converting thermal energy to electrical energy |
-
2013
- 2013-09-18 CN CN201310428610.7A patent/CN103457515B/zh active Active
Patent Citations (2)
| 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 |
| 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)
| Title |
|---|
| "应用于热光伏电池的一维Si/SiO2光子晶体滤光器研究";刘广平等;《中国科学E辑：技术科学》;20090131;第39卷(第1期);第129-134页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103457515A (zh) | 2013-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103457515B (zh) | 基于汽车尾气余热的热光伏系统 | |
| CN103151963B (zh) | 一种电加热通用热光伏系统 | |
| CN102355006B (zh) | 一种风光储联合并网发电协调控制方法 | |
| Rashid et al. | Recent development of thermophotovoltaic system for waste heat harvesting application and potential implementation in thermal power plant | |
| CN101237199A (zh) | 结合光伏技术的太阳能热风发电系统 | |
| CN104603540A (zh) | 用于热光伏器件的多层结构以及包括其的热光伏器件 | |
| Shan et al. | Parametric characteristics and optimization of a novel near-field thermophotovoltaic and thermoelectric hybrid system for energy harvest | |
| Rabady | Optimized spectral splitting in thermo-photovoltaic system for maximum conversion efficiency | |
| CN203906056U (zh) | 一种汽车尾气废热回电装置 | |
| CN102213198A (zh) | 一种沙漠温差发电供电装置 | |
| CN202451379U (zh) | 一种光热、光伏发电站整体化利用装置 | |
| Hu et al. | Thermodynamic analysis on medium-high temperature solar thermal systems with selective coatings | |
| CN202395686U (zh) | 一种太阳能发电及热水装置 | |
| CN206835012U (zh) | 一种汽车发动机余热发电装置 | |
| CN201564421U (zh) | 太阳能吸尘器 | |
| CN202325777U (zh) | 能发电的发动机排气管 | |
| CN202736959U (zh) | 一种平板液体光热与光伏组合的太阳能集收装置 | |
| CN204851484U (zh) | 混合燃料汽车 | |
| CN204783495U (zh) | 一种高效太阳能储热发电系统 | |
| CN206946016U (zh) | 一种玻璃导光板及应用其的叠层大功率太阳能电池板 | |
| CN205430159U (zh) | 一种太阳能分波段光伏发电装置 | |
| Reddy et al. | Artificial Intelligence Based Solar Powered Electric Bi-hybrid Vehicle Compared with IC Engine Vehicles Using Graph Analytics | |
| CN205811629U (zh) | 一种具有混合电力发电系统的移动充电桩 | |
| CN104348191A (zh) | 一种太阳能电动汽车充电站 | |
| CN204206105U (zh) | 一种聚光型热光伏系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190613 Address after: 150000 Heilongjiang Harbin Dalian economic and Trade Zone, the North Road and Xingkai Road intersection Patentee after: HIT ROBOT GROUP Co.,Ltd. Address before: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Patentee before: Harbin Institute of Technology |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20240626 Granted publication date: 20151028 |
|
| PP01 | Preservation of patent right |