CN103595299B - 介质相变储能温差发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种介质相变储能温差发电系统，其包括熔盐储能装置、容纳该熔盐储能装置的机罩、设于该机罩与所述熔盐储能装置之间的保温套、与所述机罩对接围成机箱的机壳、位于该机壳内的换热水槽、位于所述机壳底部并部分凸出所述机壳的翅片散热器、位于所述熔盐储能装置与所述换热水槽之间的绝热层、嵌于绝热层之中并置于所述熔盐储能装置与所述换热水槽之间的温差发电芯片，所述保温套包裹熔盐储能装置的四周；所述熔盐储能装置内部存储有相变熔盐，所述换热水槽与翅片散热器紧密接触。本发明的温差发电系统结构紧凑，移动方便，易于在不同环境场合推广应用，另外采用换热水槽与翅片散热器相结合的方式，提高能源利用效率。

Description

介质相变储能温差发电系统

技术领域

本发明涉及一种余热利用系统，尤其涉及一种温差发电系统。

背景技术

随着经济的发展，人类对能源的需求不断增加，环境不断受到污染，导致资源紧缺和环境破坏。目前，工业化的快速发展，伴随着各种废热的产生和排放。然而，我国吸收式换热机组和废热回收专用热泵机组等废热利用技术处于研发和小试阶段，并且因为机组的机械部件复杂、效率低、投资成本高等特点的限制，影响到废热利用技术的推广。半导体温差发电技术虽然处于刚刚起步的阶段，但由于安全可靠，体积小，寿命长等优点，已应用于军用电池、远程空间探测器、远距离通讯与导航、微电子等特殊应用领域。然而由于目前的相变储能装置规格比较大比较重，难以移动使用，无法广泛推广应用，而且发电过程中冷端的温度没有有效降低，自然散热并维持比较高的温度，发电效率不高并且冷端散热造成大量热量散失到空气中，能源利用率比较低。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑而移动方便并且能源利用率高的介质相变储能温差发电系统。

为了克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：一种介质相变储能温差发电系统，其包括熔盐储能装置、容纳所述熔盐储能装置的机罩、设于所述机罩与所述熔盐储能装置之间的保温套、与所述机罩对接围成机箱的机壳、位于所述机壳内的换热水槽、位于所述机壳底部并部分凸出所述机壳的翅片散热器、位于所述熔盐储能装置与所述换热水槽之间的绝热层、嵌于绝热层之中并置于所述熔盐储能装置与所述换热水槽之间的温差发电芯片，所述保温套包裹熔盐储能装置的四周；所述熔盐储能装置内部存储有相变熔盐，所述换热水槽与翅片散热器紧密接触。

作为本发明介质相变储能温差发电系统的技术方案的一种改进，所述绝热层的厚度大于所述温差发电芯片的厚度，所述绝热层设有嵌装所述温差发电芯片的嵌装孔，所述熔盐储能装置对应于所述嵌装孔的位置设有第一凸台，所述换热水槽对应于所述嵌装孔的位置设有第二凸台，所述温差发电芯片设置在所述第一凸台与所述第二凸台之间，所述温差发电芯片与所述第一凸台及第二凸台之间紧密接触并涂有导热硅脂。

作为本发明介质相变储能温差发电系统的技术方案的一种改进，所述熔盐储能装置顶部设有密封盖、排气阀。

作为本发明介质相变储能温差发电系统的技术方案的一种改进，所述换热水槽与温差发电芯片的冷端直接接触，所述换热水槽的两端开有可供冷却水通过的孔。

作为本发明介质相变储能温差发电系统的技术方案的一种改进，所述熔盐包括二组分熔盐和三组分熔盐两种类型的组合，所述熔盐发生相变的温度区间在180℃-200℃之间。

作为本发明介质相变储能温差发电系统的技术方案的一种改进，所述的介质相变储能温差发电系统机罩和机壳通过卡扣连接组成整体结构，所述机罩设有手提带。

本发明的一种介质相变储能温差发电系统采用熔盐作为相变储能介质，其工作原理如下：当两种不同的半导体材料两端有温差时，载流子定向移动并形成稳定的电场即产生电压差，这个现象称为半导体材料的塞贝克效应。本发明装置基于塞贝克效应，将内部装有熔盐的熔盐储能容器构成熔盐储能装置作为温差发电芯片热源，水槽和翅片散热器作为温差发电芯片的冷源，形成温差，从而将余热直接转化为电能。

本发明的有益效果是：熔盐储能容器是基于熔盐相变过程能储存大量的热量，该过程安全稳定，可重复使用，并可减小了装置本身质量。首先，本发明的一种介质相变储能温差发电系统以熔盐作为相变介质，通过熔盐相变储存大量的热量，并通过该装置直接将余热转化为电能，提供生活用电。其次，熔盐储能装置选用熔盐作为储能工质，单位质量储存更多的余热并保持相变温度恒定等特点，使装置具有结构紧凑，移动方便，发电时间长，电压稳定优点，使得温差发电装置更加易于在不同环境场合推广应用。再次，本发明的一种介质相变储能温差发电系统采用换热水槽与翅片散热器相结合的方式，在换热水槽的两端开了两个孔，把工质水通过换热水槽就得以加热，从而得以利用，使得冷源的余热得到有效利用，提高了该装置能源利用效率。

附图说明

图1是本发明的介质相变储能温差发电系统实施例的分解状态立面剖面图。

图2是图1所示温差发电系统实施例的组合状态立面剖面图。

图3是图2中B区域局部放大图。

图4是图1所示温差发电系统实施例的分解状态立体图。

图5是图1所示温差发电系统实施例的组合状态局部剖切立体图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式进行具体描述。

如图1～图5所示，本发明一种介质相变储能温差发电系统，用熔盐作为相变介质，该发电系统包括熔盐储能装置14、容纳所述熔盐储能装置14的机罩11、设于所述机罩11与所述熔盐储能装置14之间的保温套15、与所述机罩11对接围成机箱的机壳19、位于所述机壳19内的换热水槽18、位于所述机壳11底部并部分凸出所述机壳11的翅片散热器20、位于所述熔盐储能装置14与所述换热水槽18之间的绝热层17、嵌于绝热层17之中并置于所述熔盐储能装置14与所述换热水槽18之间的温差发电芯片16，所述保温套15是环绕包裹熔盐储能装置14的四周的保温材料制作的嵌装保温隔热的套体；所述熔盐储能装置14内部存储有相变熔盐，所述换热水槽18与翅片散热器20紧密接触。

机罩11与机壳19对接围成容纳熔盐储能装置14、换热水槽18、绝热层17、温差发电芯片16等装置的箱体。机罩11与机壳19是两个彼此对接的分体式的保护性外壳构件，通过在两边或四边设置卡扣26或其他连接结构作为紧固结构，将整个温差发电系统连接成为便于移动的整体，机罩11顶部设有手提带25，方便发电装置的移动，方便在野外、大漠、草原等地方使用，也可以在移动设备如交通工具上使用，还可以将机罩11与机壳19分拆，便于移动携带。

熔盐储能装置14的外壳由环氧树脂等合成材料制作，内部熔盐选用二组分熔盐，具有储热量大，温度波动小等优点。换热水槽18的结构大小和熔盐储能装置14一样，内设第二凸台22数量有温差发电芯片决定。

翅片散热器20材料可以选定为铝材，其结构和换热水槽18底部配合，接触平整从而贴合紧密，换热效率高。

熔盐储能容器即熔盐储能装置14是基于熔盐相变过程能储存大量的热量，该过程安全稳定，可重复使用，并可减小了装置本身质量。

保温套15和绝热层17材料可为：发泡材料，硅酸铝隔热棉等，具有减少熔盐储能装置14的热量损失的作用。绝热层也就是隔热层。

另外，本发明的一种熔盐相变储能温差发电系统，通过熔盐相变储存大量的热量，并通过该装置直接将余热转化为电能，提供生活用电。其次，熔盐储能装置选用熔盐作为储能工质，单位质量储存更多的余热并保持相变温度恒定等特点，使装置具有结构紧凑，移动方便，发电时间长，电压稳定优点，使得温差发电装置更加易于在不同环境场合应用推广。再次，本发明的一种熔盐相变储能温差发电系统采用换热水槽18与翅片散热器20相结合的方式，在换热水槽18的两端开了两个孔，把工质水通过换热水槽18就得以加热，从而得以利用，使得冷源的余热得到有效利用，提高了该装置能源利用效率。

本发明的温差发电系统选用的温差发电芯片16的数量根据功率或电压需要进行选择，温差发电芯片16之间通过并联或串联提高发电装置的电压和功率，本例选用3乘4排列，有较高的发电效率又不致发电系统的体积过大，从而具有紧凑的结构，方便移动。

更佳地，所述绝热层17的厚度大于所述温差发电芯片16的厚度，从而保证绝热层17两侧的温差，确保发电稳定。所述绝热层17设有嵌装所述温差发电芯片16的嵌装孔172，所述熔盐储能装置14对应于所述嵌装孔172的位置设有第一凸台21，所述换热水槽18对应于所述嵌装孔的位置设有第二凸台22，所述温差发电芯片16设置在所述第一凸台21与所述第二凸台22之间，所述温差发电芯片16与所述第一凸台21及第二凸台22之间紧密接触并涂有导热硅脂。设置对应的凸台与嵌装孔172对应安装，使得绝热层17厚度可以增加以保证温差确保发电稳定；凸台与嵌装孔172安装的结构可以保证第一凸台21与第二凸台22之间安装位置对应准确，与温差发电芯片16的贴合也更紧密，从而保证温差发电芯片16热端的温度与第一凸台21的温度更加一致而温差发电芯片16冷端的温度与第二凸台22的温度更加一致，进而确保温差发电芯片16两端之间的温差，使得发电温度可靠。

更佳地，所述熔盐储能装置14顶部设有密封盖13、排气阀12。密封盖13用于防止熔盐泄露；排气阀12防止相变体积膨胀过大引起爆炸。

更佳地，所述换热水槽18与温差发电芯片16的冷端直接接触并从冷端吸收热量将换热水槽18内的水或其他待加热的流体介质加热到一定温度，进一步提高热能利用效率，同时有效降低温差发电芯片16的冷端的温度，保证温差发电芯片16两侧的温差，使得系统稳定发电。所述换热水槽18的两端开有可供冷却水通过的孔182，发电的同时获取热水供应，节能环保。

更佳地，所述熔盐包括二组分熔盐和三组分熔盐两种类型的组合，所述熔盐发生相变的温度区间在180℃-200℃之间，从而可以吸收此温度区间及以上的温度范围的热量，具有较大范围的吸热区间，方便余热的吸收利用。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，如改变第一凸台、第二凸台的结构或数量，温差发电芯片可根据具体功率或电压的需要进行选定设计，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式与技术方案，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种介质相变储能温差发电系统，其特征在于：所述发电系统包括熔盐储能装置、容纳所述熔盐储能装置的机罩、设于所述机罩与所述熔盐储能装置之间的保温套、与所述机罩对接围成机箱的机壳、位于所述机壳内的换热水槽、位于所述机壳底部并部分凸出所述机壳的翅片散热器、位于所述熔盐储能装置与所述换热水槽之间的绝热层、嵌于绝热层之中并置于所述熔盐储能装置与所述换热水槽之间的温差发电芯片，所述保温套包裹熔盐储能装置的四周；所述熔盐储能装置内部存储有相变熔盐，所述换热水槽与翅片散热器紧密接触；所述绝热层的厚度大于所述温差发电芯片的厚度，所述绝热层设有嵌装所述温差发电芯片的嵌装孔，所述熔盐储能装置对应于所述嵌装孔的位置设有第一凸台，所述换热水槽对应于所述嵌装孔的位置设有第二凸台，所述温差发电芯片设置在所述第一凸台与所述第二凸台之间，所述温差发电芯片与所述第一凸台及第二凸台之间紧密接触并涂有导热硅脂；所述熔盐储能装置顶部设有密封盖、排气阀；所述换热水槽与温差发电芯片的冷端直接接触，所述换热水槽的两端开有可供冷却水通过的孔。

2.根据权利要求1所述的介质相变储能温差发电系统，其特征在于：所述熔盐包括二组分熔盐和三组分熔盐两种类型的组合，所述熔盐发生相变的温度区间在180℃-200℃之间。

3.根据权利要求1所述的介质相变储能温差发电系统，其特征在于：所述的介质相变储能温差发电系统机罩和机壳通过卡扣连接组成整体结构，所述机罩设有手提带。