CN103532437B - 热电发电机模块 - Google Patents

热电发电机模块 Download PDF

Info

Publication number
CN103532437B
CN103532437B CN201310269825.9A CN201310269825A CN103532437B CN 103532437 B CN103532437 B CN 103532437B CN 201310269825 A CN201310269825 A CN 201310269825A CN 103532437 B CN103532437 B CN 103532437B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat
absorbing member
thermoelectric
generation modules
cavity
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
Application number
CN201310269825.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103532437A (zh
Inventor
王中介
华礼生
梁以德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
City University of Hong Kong CityU
Original Assignee
City University of Hong Kong CityU
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by City University of Hong Kong CityU filed Critical City University of Hong Kong CityU
Publication of CN103532437A publication Critical patent/CN103532437A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103532437B publication Critical patent/CN103532437B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction

Landscapes

  • Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

本文描述了一种热电发电机模块以及用于构建该热电发电机模块的方法。所述热电发电机模块包括：位于吸热构件表面上的多个热电板；以及包住所述吸热构件的散热区。将所述热电模块与其他热电发电机模块串联连接以有利于发电。

Description

热电发电机模块
技术领域
本公开一般性涉及一种有利于高效发电的热电发电机模块。
背景技术
热电材料为清洁能源应用提供了一种前景很好的固态解决方案。热电发电机（或者热发电机）采用热电材料以使用热电效应将热能直接转换成电能。对于捕获等量的能源而言，热电发电机在构造上要比传统的太阳能电池板更廉价。然而，由于缺乏高效、廉价的热电模块化设计，导致热电发电机迄今除了在利基应用(niche application)中以外还未能显著影响到大规模的能量产生。
上述背景技术仅旨在提供有关热电发电机的背景信息的概述，而并非意为穷尽性的。基于查阅下文详细说明的各种非限制性实施例的一个或多个，另外的背景会变得显而易见。
发明内容
下面提出本说明书的简要概述，以便于提供对本说明书一些方案的基本理解。该概述并非本说明书的粗泛概览。其既非旨在确定本说明书的核心或关键要素，也非旨在界定本说明书特定实施例的任意范围或者权利要求的任意范围。其目的仅在于作为稍后呈现的更详细说明的前序，而以简化的形式提出本说明书的一些概念。
根据一个或多个实施例以及相应的公开，描述了关于热电发电机模块的多个非限制性方案。在一个实施例中，描述了一种热电发电机模块。该热电发电机模块包括位于吸热构件表面上的多个热电板。该热电发电机模块还包括包住吸热构件的散热区。
根据另一实施例，描述了一种用于构建热电发电机模块的方法。该方法包括在吸热构件的表面上安装多个热电板。该方法还包括将吸热构件和多个热电板插入到散热套中。
在再一个实施例中，描述了一种热电串。该热电串包括串联连接的多个热电模块。在所述热电串中，所述多个热电模块的至少之一包括：吸热构件；位于吸热构件表面上的多个热电板；以及包住吸热构件的散热区。
下面的描述和附图提出了本说明书的多个特定的示意性方案。然而，这些方案仅显示了本说明书多个实施例可采用的几个方式。从结合附图考虑的本说明书的以下详细描述中，本说明书的其他方案将变得明显。
附图说明
在结合说明书附图的下文详细描述中提出了数个方案和实施例，附图中类似的附图标记在全文中表示类似的部件，且其中：
图1为根据非限制性实施例的示例性热电发电机模块的示意性图示；
图2为根据非限制性实施例的可利用于热电发电机模块中的示例性热电发电机的示意性图示；
图3为根据非限制性实施例的吸热构件的示例性空腔的示意性图示；
图4为根据非限制性实施例的功率回收棒（power recovery rod）的示意性图示；
图5为根据非限制性实施例的一连串的热电发电机模块的示意性图示；
图6为根据非限制性实施例的位于安装架中的一连串的热电发电机模块的示意性图示；
图7为根据非限制性实施例的热电发电机模块阵列的示意性图示；
图8为根据非限制性实施例的用于构建热电发电机模块的方法的处理流程图；
图9为根据非限制性实施例的用于构建具有带有空腔的吸热构件的热电发电机模块的处理流程图；
图10为根据非限制性实施例的用于形成热电串的方法的处理流程图。
具体实施方式
本公开的各个方案或特征将参照附图加以说明，其中贯穿始终使用相同的附图标记表示相同的元件。在该说明书中，陈述了数个具体细节以便于提供对本公开的彻底理解。然而，应当理解的是，本公开的某些方案可无需这些具体细节或者用其他方法、组件、模块等来实践。在其他示例中，公知的结构和装置是以框图的形式示出，以有利于各实施例的说明和示意。
根据一个或多个实施例，这里描述的是一种高效、廉价的热电发电机模块。该热电发电机模块在有限的空间中高效地产生电力。现在参照附图，首先参见图1，示出一种非限制性示例性的热电发电机模块100。该热电发电机模块100包括位于吸热构件104表面上的多个热电板102。热电发电机模块100还包括散热区106，其包住吸热构件104。
如图2所示，热电发电机200包括由电性串联且热性并联连接的n型材料202和p型材料204形成的热电偶。热电发电可以是基于塞贝克效应而进行的：热被输入至热接点206且被由元件208a、208b限定的冷接点排斥，且在n型和p型热电偶材料202、204的两端产生电压。
图1的热电发电机模块100的运行类似于图2的热电发电机200。散热区106作为由元件208a和208b限定的冷接点；吸热构件104作为热接点206；并且多个热电板102作为热电偶，多个热电板102中的每个都具有电性串联连接且热性并联连接的n型材料202和p型材料204。
散热区106可以是由至少一种有利于散热（以及有利于产生由元件208a和208b限定成的冷接点）的散热材料制成的散热套。吸热构件104可由至少一种有利于吸热（以及有利于产生热接点206）的吸热材料制成。
一个或多个热电板102可位于吸热构件104的每个表面上（例如，如果吸热构件104具有四个表面，则一个或多个热电板102位于四个表面中的每一个上）。根据一个实施例，热电发电机模块100包括位于吸热构件104一个或多个表面上的热电板102的阵列。热电板102的阵列可有利于电能的生成。在一个实施例中，所述热电板102的阵列可包括四十个或更多个热电板102。
多个热电板102的至少之一是由“良好的”热电材料制成。虽然所有材料都具有非零的热电效应，诸如塞贝克效应（响应于温差而产生电能）、珀尔帖效应（响应于施加的电流而产生热能）、和/或汤普森效应（用温度梯度加热/制冷导体），但大多数材料的热电效应常常都太小以致无益于诸如热电发电机等应用。“良好的”热电材料是这样的材料，其具有：至少预定的导电率（例如，相对较高的导电率）以维持较低（例如，最小化）的阻性焦耳加热（resistive Joule heating）（由抵抗电流流经热电材料而导致的温度升高），至少预定的塞贝克系数以用于较高（例如最大化）的从热到电力的转换（或者最大化从电力到冷却的性能），和/或至多预定的热传导率（例如相对较低的热传导率）以防止经由该材料的热传导。
导电率、塞贝克系数以及热传导率通常被组合成单个度量值，品质因数(Z)。Z被定义为：
Z=σS2/λ
其中S为材料的塞贝克系数（Volt/Kelvin，也即为伏特/开尔文），λ为热传导率（Watt/(meter*Kelvin)，也即为瓦特/(米*开尔文)）），以及σ为导电率（Ampere/(Volt*meter)，也即为安培/(伏特*米)）。由于Z具有Kelvin-1的单位，因此定义一个更有用的无量纲品质因数(Z*T)来评估材料的热电表现的性能。T为以Kelvin为单位的平均工作温度。
材料的效率（诸如最大的功率转换效率或最大的性能制冷系数等）与ZT（Z*T）成比例。当材料在较高温度T具有较大的Z时效率最大化或接近最大。虽然对于Z没有已知的限制，但实际上，由于大多数材料中导电率和热传导率的内在耦合而使得一直都难以实现较高的ZT值。在具有较大Z的材料中，导电率σ较高使得阻性焦耳加热最小化，和/或热传导率λ较低使得散热区106与吸热构件104之间维持在较大的温度梯度。
能够用在热电板102的至少之一中的“良好的”热电材料的示例包括：BiaTeb、CocSbd、ZnxSby、BiePbfTeg等等。应当理解a、b、c、d、x、y、e、f和g可为任意数，仅受电荷守恒定律的限制。
在一个实施例中，ZnxSby至少因其较低的热传导率λ而成为“良好的”热电材料的示例。此外，ZnxSby更易于生产且要比其他热电材料更便宜。相比于其他热电材料，Zn和Sb在自然中更丰富，且已被证实为用于热电应用的经济性候选。
在一个实施例中，包括Zn和Sb的材料是被热电发电机模块100的多个热电板102的至少之一所利用的热电材料。包括Zn和Sb的材料的示例为二元ZnxSby相。二元ZnxSby相具有非常低的热传导率λ，因此具有较高的Z。
在另一实施例中，被热电发电机模块100的多个热电板102的至少之一所利用的热电材料为掺杂的ZnxSby。ZnxSby可掺杂有一种或多种包括Pb、Si、Ca和La的材料。
在再一个实施例中，基于掺杂有Pb、Si、Ca和La中的一种或多种的ZnxSby的纳米材料是被热电发电机模块100的多个热电板102的至少之一所利用的热电材料。与诸如BiTe、SiGe等昂贵的商用热电材料相比，基于掺杂有Pb、Si、Ca和La中一种或多种的ZnxSby的热电纳米材料更具成本效益。
吸热构件104有助于在吸热构件104和散热区106之间建立起热电发电机模块100中的温度梯度。为了有利于温度梯度的建立，吸热构件104具有这样的形状，该形状足以捕获热和/或光而不会使热和/光热从吸热构件104反射出去。
根据一个实施例，吸热构件104包括空腔。根据一个实施例，该空腔为U形腔室，这有利于限制热和/或光。在另一实施例中，该U形腔室在开口（例如在顶部）处具有颈部，该颈部的形状实质上防止热和/或光经腔室的开口逃逸出去。
将热和/或光捕获于腔室内，这有利于热能经热电发电机进行辐射而转换为电能。所述空腔可具有有利于将热能限制在空腔内和/或有利于热能经热电发电机辐射以转换成电能的任意形状。空腔的形状示例包括U形、葫芦形等等。
图3中示出葫芦形的空腔300。葫芦形空腔300有助于将热和/光捕获于吸热区域104内。换言之，葫芦形空腔有利于将热能限制在葫芦形空腔300内。通过将热能限制于葫芦形空腔300内，葫芦形空腔300降低了热电发电机模块100中的热损耗。通过减低热损耗，葫芦形空腔300有利于使热能仅通过热电发电机模块100进行辐射用以能量转换，这提高了热电发电机模块100的效率。
作为非限制性的示例，从成本数据看，与当前的商用热电发电机相比，热电发电机模块100能够将能量产生的成本从每千瓦约$5000-约$7000降低至每千瓦约$450-约$500。热电发电机模块100能够实现大于或等于约百分之五的效率。在一个实施例，热电发电机模块100能够实现大于约百分之五的效率。
现在参见图4，其示出根据非限制性实施例的示例功率回收棒400。功率回收棒400为被密封地封装的热电模块，其有利于便宜且高效地产生电力。例如，功率回收棒400的能量产生总成本小于约$1/Watt。
功率回收棒400包括吸热构件104表面上的多个热电板102。功率回收棒400还包括包住吸热构件104的散热区106。
散热区106是由至少一种有利于散热的散热材料制成的散热套。吸热构件104由至少一种有利于吸热的吸热材料制成。
一个或多个热电板102可位于吸热构件104的每个表面上（例如，如果吸热构件104具有四个表面，则一个或多个热电板102位于四个表面中的每一个上）。根据一个实施例，功率回收棒400包括位于吸热构件104一个或多个表面上的热电板102的阵列。热电板102的阵列可有利于电能的生成。在一个实施例中，所述热电板102的阵列可包括四十个或更多个热电板102。
多个热电板102的至少之一包括“良好的”热电材料。能够用在热电板102的至少之一中的“良好的”热电材料的示例包括：BiaTeb、CocSbd、ZnxSby、BiePbfTeg等等。应当理解a、b、c、d、x、y、e、f和g可为任意数，仅受电荷守恒定律的限制。
根据一个实施例，所述的“良好的”热电材料为包括Zn和Sb的材料。包括Zn和Sb的材料的示例为二元ZnxSby相。二元ZnxSby相具有非常低的热传导率λ，因此具有较高的Z。
在另一实施例中，被热电发电机模块100的多个热电板102的至少之一所利用的热电材料为掺杂的ZnxSby。ZnxSby可掺杂有一种或多种包括Pb、Si、Ca和La的材料。
在再一个实施例中，基于掺杂有Pb、Si、Ca和La中一种或多种的ZnxSby的纳米材料是被热电发电机模块100的多个热电板102的至少之一所利用的热电材料。与诸如BiTe、SiGe等昂贵的商用热电材料相比，基于掺杂有Pb、Si、Ca和La中一种或多种的ZnxSby的热电纳米材料更具成本效益。
吸热构件104的形状有助于建立位于吸热构件104和散热区106之间功率回收棒400中的温度梯度。为了有利于温度梯度的建立，吸热构件104具有这样的形状，该形状足以捕获热和/或光而不会使热和/或光从吸热构件104反射出。
根据一个实施例，吸热构件104包括空腔。根据一个实施例，该空腔为U形腔室，这有利于限制热和/或光。在另一实施例中，该U形腔室在开口（例如在顶部）处具有颈部，该颈部的形状实质上防止热和/或光经腔室的开口逃逸出去。
将热和/或光捕获于腔室内，这有利于使热能经热电发电机进行辐射以转换为电能。所述空腔可具有有利于将热能限制在空腔内和/或有利于使热能经热电发电机进行辐射以转换成电能的任意形状。空腔的形状示例包括U形、葫芦形等等。
在用在本文时，术语“葫芦形”是指类似于葫芦果实的形状。在一个实施例中，葫芦形空腔具有至少两个明显的颈状区，一个在空腔开口处且另一个在空腔中的另一点处。葫芦形空腔的颈状区具有这样的形状，其实质上防止热和/或光经腔室的开口逃逸出去。
在一个实施例中，所述空腔为葫芦形的空腔。葫芦形空腔有助于将热和/光捕获于吸热区域内。换言之，葫芦形空腔有利于将热能限制在葫芦形空腔内，降低功率回收棒400中的热损耗。通过降低热损耗，葫芦形空腔有利于使热能仅通过功率回收棒400进行辐射用以能量转换，这提高了功率回收棒400的效率。
除了位于吸热构件104表面上且被散热区106包住的多个热电板102，功率回收棒400还包括连接件402和透镜404。
透镜404有利于将热能（或光）聚集于功率回收棒400内。所述透镜将热和/或光聚集于吸热构件104内以有利于温度梯度的建立。在一个实施例中，透镜404通过对指向功率回收棒400的热和/或光进行放大（magnify）从而有利于功率回收棒400从热能到电能的转换。
连接件402包括有利于导电的导电材料。导电材料的示例包括诸如铜的金属。
在一个实施例中，连接件402被装设至吸热构件104。来自另一个功率回收棒的吸热构件也可附连至连接件402。功率回收棒400可被布置在如图5所示的热电发电机模块的串500中。虽然图5示出用单个透镜遍布到所述串，但应理解可使用一个以上的透镜。
串500是包括多个热电发电机模块400（或热电模块100）的热电串。多个热电发电机模块400的至少之一至少包括吸热构件104、吸热构件104表面上的多个热电板102、以及包住吸热构件的散热区。在一个实施例中，串500可包括一百个或更多个热电模块，并且可占据小于或等于一平方米的面积。
现在参见图6，其示出根据非限制性实施例的安装架中的多个功率回收棒400的串600。虽然示出的是功率回收棒400的串600，但应理解也可将热电发电机模块100串联布置。根据一个实施例，该串是通过将多个功率回收棒400插入安装架602中来组装的。多个功率回收棒400可被逐一地插入安装架602中。在一个实施例中，多个功率回收棒400的串600可被放置于诸如液体冷却剂等冷却装置中。该冷却装置进一步有利于在散热区106和吸热构件104之间形成温度梯度。
热电发电机模块100（或功率回收棒400）可被组装成阵列700。图7为根据非限制性实施例的热电发电机模块100的阵列700的示意图示。根据一个实施例，阵列700可为一连串的热电发电机模块100，它们被布置为安装到面积小于或等于一平方米的空间中。在一个实施例中，阵列600可包括被安装到面积小于或等于一平方米的空间中的约100个或更多个热电发电机模块100。阵列700可有利于在一平方米量级的面积中生成千瓦量级（on theorder of kilowatt）的电力。
图8至图10示出根据本公开实施例的方法和/或流程图。为简便阐释起见，方法被描述和说明为一连串的动作。然而，根据本公开的这些动作可按各种顺序和/或同时发生，并具有在本公开中未出现和说明过的其他动作。另外，为实施根据本公开保护主题的方法并不需要所有示出的动作。此外，本领域普通技术人员将理解并领会到所述方法可选地经由状态图或事件被表示为一连串的相关状态。
现在参见图8，其示出根据非限制性实施例的用于构建热电发电机模块的方法的处理流程图。在项目802处，将多个热电板安装在吸热构件的表面上。在项目804处，将吸热构件和多个热电板插入散热套中以形成热电发电机模块。
散热区是由至少一种有利于散热的散热材料制成的散热套。吸热构件由至少一种有利于吸热的吸热材料制成。
一个或多个热电板可位于吸热构件的每个表面上（例如，如果吸热构件具有四个表面，则一个或多个热电板位于四个表面中的每一个上）。在一个实施例中，多个热电板被布置成热电板的阵列，这可有利于电能的生成。在一个实施例中，所述热电板的阵列可包括四十个或更多个热电板。
一个或多个热电板的至少之一由“良好的”热电材料制成。能够用在热电板102的至少之一中的“良好的”热电材料的示例包括：BiaTeb、CocSbd、ZnxSby、BiePbfTeg等等。应当理解a、b、c、d、x、y、e、f和g可为任意数，仅受电荷守恒定律的限制。
根据一个实施例，所述的“良好的”热电材料为包括Zn和Sb的材料。包括Zn和Sb的材料的示例为二元ZnxSby相。二元ZnxSby相具有非常低的热传导率λ，因此具有较高的Z。
在另一实施例中，被热电发电机模块的多个热电板的至少之一所利用的热电材料为掺杂的ZnxSby。ZnxSby可掺杂有一种或多种包括Pb、Si、Ca和La的材料。
在再一个实施例中，基于掺杂有Pb、Si、Ca和La中一种或多种的ZnxSby的纳米材料是被热电发电机模块100的多个热电板的至少之一所利用的热电材料。与诸如BiTe、SiGe等昂贵的商用热电材料相比，基于掺杂有Pb、Si、Ca和La中的一种或多种的ZnxSby的热电纳米材料更具成本效益。
现在参见图9，其示出根据非限制性实施例的用于构建带有具有空腔的吸热构件的热电发电机模块的方法900的处理流程图。在单元（element）902处，制作具有空腔的吸热构件，该空腔的形状有利于将热能限制在该空腔中。
吸热构件助于在吸热构件和散热区之间建立起热电发电机模块中的温度梯度。为了有利于温度梯度的建立，吸热构件具有这样的形状，该形状足以捕获热和/或光而使热和/或光不能从吸热构件反射出去。
根据一个实施例，吸热构件包括空腔。根据一个实施例，该空腔为U形腔室，这有利于限制热和/或光。在另一实施例中，该U形腔室在开口（例如在顶部）处具有颈部，该颈部的形状实质上防止热和/或光经腔室的开口逃逸出去。
将热和/或光捕获于腔室内，这有利于使热能经热电发电机进行辐射以转换为电能。所述空腔可具有有利于将热能限制在空腔内和/或有利于使热能经热电发电机进行辐射而转换成电能的任意形状。空腔的形状示例包括U形、葫芦形等等。
在一个实施例中，所述空腔为葫芦形的空腔。葫芦形空腔有助于将热和/光捕获于吸热区域内。换言之，葫芦形空腔有利于将热能限制在葫芦形空腔内。通过将热能限制在葫芦形空腔内，葫芦形空腔降低了热电发电机模块100中的热损耗。通过降低热损耗，葫芦形空腔有利于使热能仅通过热电发电机模块进行辐射用以能量转换，这提高了热电发电机模块的效率。
在单元904处，将多个热电板附连至吸热构件的表面。热电板包括固态半导体材料。在一个实施例中，所述热电板为帕帖尔板。在单元906处，将吸热构件和多个热电板插入散热套中。
现在参见图10，其示出根据非限制性实施例的用于形成热电串的方法1000的处理流程图。在单元1002处，将导电连接件装设至热电模块的吸热构件。根据一个实施例，热电模块包括吸热构件表面上的多个热电板以及包住吸热构件的散热区。在一个实施例中，将至少两个导电连接件装设至吸热构件。
在单元1004处，将来自第二热电模块的吸热构件装设至多个导电连接件的其中之一。在一单元处将来自第三热电模块的吸热构件装设至多个导电连接件的另一个导电连接件。在单元1006处，用第一热电模块、第二热电模块和第三热电模块形成热电串。
上述已经说明的包括本公开主题实施例的多个示例。出于说明所请求保护的主题的目的，当然不可能描述组件或方法的所有能想到的组合，但应当理解还有各实施例的许多其他组合和置换也是可能的。因此，所请求保护的主题旨在涵盖落入所附权利要求精神和范围内的所有这种修改、改进、和变化。虽然本公开出于示意的目的说明了多个具体实施例和示例，但本领域普通技术人员能够意识到基于这些实施例和示例范围内的考虑能够作出各种改进。
另外，此处使用的“示例”或“示例性”是指充当示例、举例、或示意。这里作为“示例性”描述的任何方案或设计都不能被必然解读为比其他方案或设计更为优选或有益。使用的“示例性”用词只是为了以具体的样式来提出概念。作为在本申请中使用的，用语“或”旨在表示包括性的“或”而非排他性的“或”。也即，除非另有规定或从上下文显而易见，否则“X采用A或B”旨在表示任意自然包括性的置换。也即，如果X采用A；X采用B；或者X采用A和B，则“X采用A或B”满足前述任一举例。此外，本申请包括所附权利要求中所使用的冠词“一”应当一般性地解读为表示“一个或更多个”，除非另有规定或从上下文显而易见是指向单数形式。
此外，当一个方案已经相对于数个实施例中的不止一个有所公开时，则这一特征可与其他实施例的一个或多个其他特征相结合，从而对于任意给定或特定的应用而言是理想且有益的。
另外，在某种程度上，详细说明书或权利要求中使用了“包括”、“包含”、“具有”、“含有”等用语及其变形以及其他类似的用词，这些用语旨在以类似于用语“包括有”作为开放过渡用词的方式那样是包括性的，而并不排除任何附加的或其他元素。

Claims (16)

1.一种热电发电机模块，包括：
吸热构件；
多个热电板，其位于所述吸热构件的表面上；以及
散热区，其包住所述吸热构件；
其中所述吸热构件包括空腔，所述空腔具有足以有利于限制热能和/或使热能经所述热电发电机模块辐射而转换成电能的U形或葫芦形，从而在所述吸热构件与所述散热区之间建立起所述热电发电模块的温度梯度。
2.如权利要求1所述的热电发电机模块，还包括连接至所述吸热构件的连接件。
3.如权利要求2所述的热电发电机模块，其中所述连接件包括导电材料。
4.如权利要求3所述的热电发电机模块，其中所述导电材料包括金属。
5.如权利要求1所述的热电发电机模块，其中所述多个热电板的至少之一包括电性串联连接的n型半导体和p型半导体。
6.如权利要求1所述的热电发电机模块，还包括透镜。
7.一种构建热电发电机模块的方法，包括：
在第一吸热构件的表面上安装多个热电板；
将所述吸热构件和所述多个热电板插入至散热套中；
还包括制作带有空腔的所述第一吸热构件，所述空腔具有足以有利于限制热能和/或使热能经热电发电辐射而转换成电能的形状，从而在所述第一吸热构件与所述散热套之间建立起温度梯度。
8.如权利要求7所述的方法，所述空腔具有葫芦形。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述安装还包括将至少四十个热电板安装在所述第一吸热构件的表面上。
10.如权利要求7所述的方法，还包括将至少两个导电连接件装设至所述第一吸热构件。
11.如权利要求10所述的方法，还包括将具有与所述第一吸热构件结构相同的第二吸热构件装设至所述至少两个导电连接件的第一个导电连接件，并将具有与所述第一吸热构件结构相同的第三吸热构件装设至所述至少两个导电连接件的第二个导电连接件。
12.如权利要求11所述的方法，还包括用所述第一吸热构件、所述第二吸热构件以及所述第三吸热构件来形成阵列。
13.如权利要求12所述的方法，还包括维持所述阵列的温度。
14.一种热电串，包括：
多个热电模块，
其中所述多个热电模块的至少之一包括：
吸热构件；
多个热电板，位于所述吸热构件的表面上；以及
散热区，其包住所述吸热构件；
其中所述吸热构件包括空腔，所述空腔具有足以有利于限制热能和/或使热能经所述热电模块辐射而转换成电能的形状，从而在所述吸热构件与所述散热区之间建立起所述热电模块的温度梯度。
15.如权利要求14所述的热电串，进一步包括一百个所述热电模块。
16.如权利要求15所述的热电串，其中所述热电串占据小于或等于一平方米的面积。
CN201310269825.9A 2012-06-28 2013-06-28 热电发电机模块 Active CN103532437B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/535,556 2012-06-28
US13/535,556 US10062825B2 (en) 2012-06-28 2012-06-28 Thermo-electric generator module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103532437A CN103532437A (zh) 2014-01-22
CN103532437B true CN103532437B (zh) 2016-08-10

Family

ID=49776870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310269825.9A Active CN103532437B (zh) 2012-06-28 2013-06-28 热电发电机模块

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10062825B2 (zh)
CN (1) CN103532437B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009129547A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Meso-scaled combustion system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4522193A (en) * 1982-04-06 1985-06-11 Bates Kenneth N Solar collector device
CN201277082Y (zh) * 2008-11-03 2009-07-22 厦门大学 温差发电型汽车节能减排器
CN102245688A (zh) * 2008-10-20 2011-11-16 3M创新有限公司 导电复合材料以及包含该材料的热电装置
CN102487259A (zh) * 2009-10-15 2012-06-06 何仁城 利用温差发电的方法及其装置
CN102510240A (zh) * 2011-11-04 2012-06-20 汪荃 一种二次太阳能光电模组

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313024A (en) * 1977-04-05 1982-01-26 Horne William E Conversion of solar to electrical energy
FR2404307A1 (fr) * 1977-09-27 1979-04-20 Centre Nat Etd Spatiales Cellules solaires a double heterojonction et dispositif de montage
US4370615A (en) * 1980-10-14 1983-01-25 The Perkin-Elmer Corporation High speed temperature controlled electrometer
EP1780807B1 (en) * 2004-07-01 2013-02-27 Universal Entertainment Corporation Thermoelectric conversion module
EP1728880A1 (en) * 2005-05-31 2006-12-06 Aarhus Universitet Improved p-type thermoelectric materials, a process for their manufacture and uses thereof
JP2008108900A (ja) * 2006-10-25 2008-05-08 Toshiba Corp 熱電変換モジュールおよび熱電変換装置
TWI473310B (zh) * 2008-05-09 2015-02-11 Ind Tech Res Inst 薄膜式熱電轉換元件及其製作方法
US20100011565A1 (en) * 2008-07-21 2010-01-21 Emcore Corporation Methods of forming a lens sheet for a photovoltaic solar cell system
BRPI1016140A2 (pt) * 2009-04-09 2016-04-19 Carding Spec Canada aparelho para transferência e coleta de energia solar.
US20110247678A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Fan Jong-Hwua Willy Concentrated photovoltaic module and photovoltaic array module having the same
JP5688815B2 (ja) * 2010-09-09 2015-03-25 国立大学法人 名古屋工業大学 熱電変換材料および発電方法
US20120153240A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Aegis Technology, Inc Scalable nanostructured thermoelectric material with high zt
US20120199171A1 (en) * 2011-02-07 2012-08-09 Watts Thermoelectric, Llc Thermoelectric generation utilizing nanofluid
US9705449B2 (en) * 2011-09-28 2017-07-11 The Regents Of The University Of California Effective and scalable solar energy collection and storage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4522193A (en) * 1982-04-06 1985-06-11 Bates Kenneth N Solar collector device
CN102245688A (zh) * 2008-10-20 2011-11-16 3M创新有限公司 导电复合材料以及包含该材料的热电装置
CN201277082Y (zh) * 2008-11-03 2009-07-22 厦门大学 温差发电型汽车节能减排器
CN102487259A (zh) * 2009-10-15 2012-06-06 何仁城 利用温差发电的方法及其装置
CN102510240A (zh) * 2011-11-04 2012-06-20 汪荃 一种二次太阳能光电模组

Also Published As

Publication number Publication date
CN103532437A (zh) 2014-01-22
US10062825B2 (en) 2018-08-28
US20140000669A1 (en) 2014-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Barma et al. Estimation of thermoelectric power generation by recovering waste heat from Biomass fired thermal oil heater
Luo et al. Parametric study of a thermoelectric module used for both power generation and cooling
Chen et al. Modeling and simulation for the design of thermal-concentrated solar thermoelectric generator
Meng et al. Multi-objective and multi-parameter optimization of a thermoelectric generator module
Wang et al. Design of heat sink for improving the performance of thermoelectric generator using two-stage optimization
Sahin et al. The thermoelement as thermoelectric power generator: Effect of leg geometry on the efficiency and power generation
Sahin et al. Thermodynamic irreversibility and performance characteristics of thermoelectric power generator
Ikechukwu et al. Transient analysis of segmented Di-trapezoidal variable geometry thermoelement
Fateh et al. High fidelity finite difference model for exploring multi-parameter thermoelectric generator design space
Li et al. Thermo-economic, exergetic and mechanical analysis of thermoelectric generator with hollow leg structure; impact of leg cross-section shape and hollow-to-filled area ratio
TW201041195A (en) Split-thermo-electric structures
Meng et al. Performance prediction and irreversibility analysis of a thermoelectric refrigerator with finned heat exchanger
Gou et al. A novel thermoelectric generation system with thermal switch
Colomer et al. Electrically tunable thermal conductivity in thermoelectric materials: Active and passive control
Rabari et al. Numerical simulation of nanostructured thermoelectric generator considering surface to surrounding convection
Ruiz‐Ortega et al. Transient thermal behavior of a segmented thermoelectric cooler with variable cross‐sectional areas
Lamba et al. Geometric optimization of trapezoidal thermoelectric heat pump considering contact resistances through genetic algorithm
Selimefendigil et al. Numerical analysis for performance enhancement of thermoelectric generator modules by using CNT–water and hybrid Ag/MgO–water nanofluids
Fabbri et al. Numerical modeling of a new integrated PV-TE cooling system and support
Krishna et al. Enhanced performance of thermoelectric cooler with phase change materials: An experimental study
CN105870083B (zh) 采用微热电发电机的3d芯片及其实现方法
Yi et al. Design of Bi2Te3-based thermoelectric generator in a widely applicable system
Yang et al. Investigation on performance of a new thermoelectric cooler with hot and cold side separation for suppressing Fourier effect
CN103532437B (zh) 热电发电机模块
Khan et al. Impact of environmental factors on night-time electricity generation using thermoelectric generator

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