CN107248823A - 一种温差发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温差发电装置，包括：第一导体（1）、第二导体（2），第一导体（1）与第二导体（2）之间设置有绝缘介质（5），绝缘介质（5）与第二导体（2）之间设置有导体网（3）和电解质（4），导体网（3）与第二导体（2）之间设置有绝缘网（6），第一导体（1）与第二导体（2）或导体网（3）通过导线加上电压，导体网（3）与所述第二导体（2）通过导线引出正负电极对外做功。其特点是工艺简单，非常适合利用分布范围广、温差小的热源来发电。解决了现有温差发电片工艺复杂，单片温差发电片较小，难以利用分布范围广、温差小的热源用于发电的特点。

Description

一种温差发电装置

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，更具体的是涉及一种温差发电装置。

背景技术

温差发电是一种新型的发电方式，它是利用塞贝克效应将热能直接转换为电能，当两种不同金属（或半导体）连接成一个闭合回路，将它们的接点放到两个温度不同的地方，则总的热电效应（又称温差电效应）将同时发生的四种不同效应：塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应（Thomson effect）、焦耳效应（Joule effect）。其中，前三种效应是电和热可以相互转换的可逆效应。而另外一种效应即焦耳效应则是不可逆效应。这四种效应构成了温差电研究的理论基础。

1821年Seebeck发现塞贝克效应以来，国外对温差发电进行了大量的研究，1947年，第一台温差发电器问世效率仅为1.5%，在随后的几十年中温差发电机成功用于航天飞机、军事和远洋探索上，20世纪80年代初，在美国完成500～1000W军用温差发电机的研制同时日本武装部队开展了一列以“固体废物燃烧能源回收研究计划”为题的政府计划，研究用于固体废物焚烧炉的废热发电技术，将透平机和温差发电机结合，实现不同规模垃圾焚烧热的最大利用。

由于独特的优势，温差发电技术近年来民用领域的应用同样发展迅速。但目前用于温差发电的温差发电片，单片面积比较小，结构工艺复杂，成本较高；要想获得较大的功率往往需要多片联合工作，特别是在利用分布广温差低的太阳辐射所产生的热能时，不仅需要海量温差片联合工作，其效率还比较低，非常的不经济。

发明内容

为解决上述问题，本发明特别涉及一种温差发电装置，所使用的温差发电装置，其受热面和散热面更大，能充分利用分布范围宽且温差较低的热能，且本装置结构简单，制造工艺简单，成本较低，效率较高。

技术方案如下：

如图1所示，一种温差发电装置包括：第一导体1、第二导体2，第一导体1与第二导体2之间设置有绝缘介质5，绝缘介质5与第二导体2之间设置有导体网3和导电液4，第一导体1与第二导体2或导体网3或导电液4通过导线加有电压，导体网3与所述第二导体2通过导线引出正负电极。

原理如下：

如图3所示，当给第一导体1与第二导体2施加电压时，导电液4中会出现未配对离子11，所述未配对离子11在导体网3到第二导体2之间呈玻尔兹曼分布，又由于第一导体1与第二导2体间有温差，会自发进行热传递，从而使导电液4中形成环流15(类似于烧开水但水未沸腾却也会上下翻滚形成环流)，所述环流15推动导电液4中的未配对离子11做定向运动，使得导体网3与第二导体2之间形成电压，通过导线连线接导体网3和第二导体2和负载RL，从而驱动负载RL对外做工。

实验证明：

第一导体1与第二导体2温度越高，温差越大，可输出功率越大。

给第一导体1与第二导体2施加的直流电压越高，且绝缘介质5未被击穿时，可输出功率越大。

给第一导体1与第二导体2施加的直流电压相同时，第一导体1、第二导体2、导体网3正对面积越大，可输出功率越大。

给第一导体1与第二导体2施加直流电压相同时，第一导体1与导体网3越靠近，即绝缘介质5越薄，且绝缘介质5未被击穿时，可输出功率越大。

当第一导体1与第二导体2施加电压的输入电压反向时，导体网3与第二导体2输出电压也反向。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为导体网3的结构示意图。

图3为本发明的原理结构示意图。

图4为优选方案一结构示意图。

图5为优选方案二结构示意图。

图6为优选方案三结构示意图。

图7为优选方案四结构示意图。

图8为优选方案五结构示意图。

图9为优选方案六结构示意图。

图10为优选方案七结构示意图。

附图标记说明：

1—第一导体，2—第二导体，3—导体网，4—导电液，5—绝缘介质，6—绝缘网，8—电池组，11—未配对离子，15—环流，18—聚氯乙烯横断，19—容器，20—升压模块，U—电压，RL—负载，K—开关，A—A电极，B—B电极，C—C电极。

名词解释：

导电液：能导电的液体，包括强电解质、弱电解质、纯水、氨水等。

导电气体：在一定状态下能导电的气态物质或气态混合物，包括气体或蒸汽等。

导体：能导电的物质。

绝缘介质：能阻止电流流通的物质或真空，包括聚氯乙烯、玻璃、环氧树脂、空气、氧气、真空等。

导体网：一种导体或导体构成物，其特点是能够让固体颗粒、液体、或气体从其一边穿入另一边，包括用导体丝编织成的导电网状物或在导体面上钻出若干个孔的导电构件或镀在绝缘介质上的目数大于1目的导电镀层等。

绝缘网：一种绝缘体或绝缘体构成物，其特点是能够让固体颗粒、液体、或气体从其一边穿入另一边，包括用绝缘体丝编织成的网状物或在绝缘体面上钻上若干个孔的构件等。

升压模块：一种电路模块，其特点是能将输入的低电压通过转换成高电压的模块。

电池组：由一块，或一块以上电池构成的电源。

具体实施方式

优选方案一

如图 4所示，本发明的实施例一，由第一导体1、第二导体2，第一导体1与第二导体2之间设置有绝缘介质5，绝缘介质5与第二导体2之间设置有导体网3和导电液4，导体网3与第二导体2之间设置有绝缘网6，第一导体1与第二导体2或导体网3通过导线加上电压，导体网3与所述第二导体2通过导线引出正负电极给负载RL供电。

进一步地，本优选方案中绝缘介质5可由真空、空气、氧气、陶瓷、聚氯乙烯、橡胶、环氧树脂等构成；本方案选取长3.1米宽2.1米厚度为3毫米的聚氯乙烯板制成。

进一步地，本优选方案中第二导体2可由铜、铁、金、银、石墨等构成；本方案选取长3米宽2米厚为10毫米的紫铜板制成。

进一步地，本优选方案中第一导体1可由铜、铁、金、银、铂、石墨、石墨烯或导电液等构成，第一导体1可以在绝缘介质5一侧，也可以在绝缘介质5内部，由绝缘介质5完全包裹，或者将第一导体1喷涂或镀在绝缘介质5一侧；本方案选取长3米宽2米厚为1毫米的紫铜板制成，并用绝缘介质5完全包裹所述紫铜板，但留有接出导线的孔，用导电引出电极。

绝缘介质5完全包裹所述紫铜板时，在第一导体1与第二导体2间加高电压时可有效防止漏电。

进一步地，本优选方案中导体网3可由网状铜、铁、金、银、石墨等构成，本方案选取直径为0.1毫米的紫铜丝编织成60目的长3米宽2米的铜网制成，并紧贴绝缘介质5并与第一导体1正对放置。

进一步地，为防止导体网3与第二导体2短路，可在导体网3与第二导体2间放置绝缘网6，所述绝缘网6可由聚氯乙烯、橡胶、陶瓷等构成；本方案选取直径为1毫米的聚氯乙烯丝编织成20目的长3.1米宽2.1米的聚氯乙烯网，并紧贴导体网3正对放置。

进一步地，本优选方案中导电液4可由蒸馏水、NaCl溶液、稀硫酸、醋酸铅溶液等构成；本方案选取醋酸铅溶液均匀喷洒在绝缘介质5上。

第二导体2与绝缘网6正对紧贴放置。

通过电池组与升压模块组件，在第一导体1与第二导体2之间加上20000伏高压。

将第二导体2通过导线与大地相连接，防止漏电伤人。

将第二导体2面向太阳放置，一段时间后第二导体2与绝缘介质5之间产生温差，导体网3与第二导体2通过导线可以对负载RL输出电功率。

优选方案二

如图 5所示，本发明的实施例二，由第一导体1、第二导体2，第一导体1与第二导体2之间设置有导体网3，导体网3与第二导体2之间设置有导电液4，第一导体1与第二导体2或导体网3通过导线加上电压，导体网3与所述第二导体2通过导线引出正负电极。

进一步地，本优选方案中第二导体2由长10厘米宽5厘米厚为2毫米的紫铜板制成。

进一步地，本优选方案中第一导体1由长10厘米宽5厘米厚为2毫米的紫铜板制成，与第二导体2正对放置。

进一步地，本优选方案中导体网3由直径为0.3毫米的紫铜丝编织成80目的长10厘米宽5厘米的单层紫铜网制成，导体网3与第一导体1相距2厘米，导体网3与导体2相距5毫米，互相正对放置并且相互不能短路。

进一步地，本优选方案中导电液4由醋酸铅溶液构成，并均匀的喷洒在导体网3与第二导体2之间。

进一步地，在第一导体1与第二导体2之间加上5000伏电压。

将第二导体2面向太阳放置，一段时间后第二导体2与导体网3产生温差，导体网3与第二导体2通过导线可以对负载RL输出功率。

优选方案三

如图 6所示，本发明的实施例三，在绝缘材料聚氯乙烯构成的容器19中，所述容器长50厘米宽10厘米高50厘米，所述容器19壁厚5厘米，中间用聚氯乙烯横断18厚度为5毫米，在左右两边都加入NaCl溶液4，左边插入直径为0.1毫米的紫铜丝编织成60目的长50厘米宽50厘米的紫铜网3，并紧靠中间聚氯乙烯横断18，并正对放置，在左右两边NaCl溶液中分别引出第一电极1第二电极2，在紫铜网3引出第三电极3。

进一步地，在第一电极1与第二电极2之间加上5000伏电压。

进一步地，使右边的温度高于左边或左边的温度高于右边。

进一步地，我们可以测得第三电极3与第二2电极之间有电压差，更进一步地，接通负载我们可以测得电流。

优选方案四

如图 7所示，本发明的实施例四，由第一导体1、第二导体2，第一导体1与第二导体2之间设置有绝缘介质5，绝缘介质5与第二导体2之间设置有导体网3和导电液4，导体网3与第二导体2之间设置有绝缘网6，第一导体1与第二导体2或导体网3通过导线加上电压，导体网3与所述第二导体2通过导线引出正负电极。

进一步地，本优选方案中绝缘介质5由长1.1米宽0.6米厚度为3毫米的聚氯乙烯板制成。

进一步地，本优选方案中第二导体2由长1米宽0.5米厚为10毫米的石墨板制成。

进一步地，本优选方案中第一导体1由喷涂在绝缘介质5一侧的石墨制成。

进一步地，本优选方案中导体网3由直径为0.1毫米的紫铜丝编织成60目的长1米宽0.5米的紫铜网制成，并紧贴绝缘介质5与第一导体1正对放置。

进一步地，在导体网3与第二导体2间放置绝缘网6，所述绝缘网6由聚氯乙烯丝编织成20目的长1.1米宽0.6米的聚氯乙烯网构成，并紧贴导体网3正对放置。

进一步地，本优选方案中导电液4由蒸馏水构成，将蒸馏水均匀喷洒在绝缘介质5与第二导体2之间，并使绝缘网6与第二导体2紧贴，并正对放置。

进一步地，电池组通过升压模块20升压后，在第一导体1与第二导体2之间加上20000伏高压。

进一步地，将第二导体2面向太阳放置，一段时间后第二导体2与绝缘介质5产生温差，导体网3与第二导体2通过导线可以对负载RL输出功率。

更进一步地，将电池组8断开，导体网3与第二导体2输出的电压通过升压模块20升压后为第一导体1与第二导体2提供电压。

优选方案五

如图8所示，本发明的实施例五，取长2米宽1米厚0.5毫米的聚氯乙烯板5，在聚氯乙烯板5一侧镀上一层铂1，并引出电极A；另一侧镀上线宽为0.05毫米300目的铂网3，铂网3镀层厚度小于0.05毫米，并引出电极B，取直径为0.1毫米的聚氯乙烯丝织成100目的长2.1米宽1.1米的绝缘网6；将绝缘网6与铂网3正对紧贴放置；并在绝缘网6上均匀的喷一层纯水；取长2米宽1米厚0.3毫米的聚氯乙烯板51，在聚氯乙烯板51一侧镀上一层铂2，并引出电极C；将聚氯乙烯板51有铂镀层的一面与绝缘网6正对放置。

进一步的，在电极A与电极C之间加上500伏电压。

在聚氯乙烯板5与聚氯乙烯板51之间有温差时，电极B与电极C之间可以测得电压，接通外接负载时可以向外输出功率。

优选方案六

如图9所示，本发明的实施例六，取长2米宽1米厚0.5毫米的聚氯乙烯板5，在聚氯乙烯板5一侧镀上一层铂镀层1，并引出电极A；另一侧镀上一层铂镀层3，铂镀层3镀层厚度小于10纳米，并引出电极B，取直径为0.1毫米的聚氯乙烯丝织成50目的长2.1米宽1.1米的绝缘网6；将绝缘网6与铂镀层3正对紧贴放置；并在绝缘网6上均匀的喷一层纯水；取长2米宽1米厚0.3毫米的聚氯乙烯板51，在聚氯乙烯板51一侧镀上一层铂镀层2，并引出电极C；将聚氯乙烯板51有铂镀层的一面与绝缘网6正对放置。

进一步的，在电极A与电极C之间加上500伏电压。

在聚氯乙烯板5与聚氯乙烯板51之间有温差时，电极B与电极C之间可以测得电压，接通外接负载时可以向外输出功率。

优选方案七

如图10所示，本发明的实施例七，取长2米宽1米厚0.5毫米的环氧树脂板5，在环氧树脂板5一侧镀上一层铂镀层1，并引出电极A；另一侧镀上一层线宽为0.05毫米200目厚度小于0.01毫米的铂网镀层3，铂网镀层3镀层厚度小于0.05毫米，并引出电极B，取直径为0.1毫米的环氧树脂丝织成50目的长2.1米宽1.1米的绝缘网6；将绝缘网6与铂网镀层3正对紧贴放置；并在绝缘网6上均匀的喷一层纯水4；取长2米宽1米厚0.3毫米的聚氯乙烯板51，在聚氯乙烯板51一侧镀上一层铂2，并引出电极C；将聚氯乙烯板51有铂镀层的一面与绝缘网6正对放置。

进一步的，在电极A与电极C之间加上500伏电压。

将环氧树脂5与环氧树脂51用耐高温绝缘胶52粘合并留一小孔，加热环氧树脂51，使环氧树脂5与环氧树脂51间的纯水气化，形成水蒸气。

在环氧树脂5与环氧树脂51之间有温差时，电极B与电极C之间可以测得电压，接通外接负载时可以向外输出功率。

优选方案八

本发明的实施例八，将优选方案五的装置作为一个温差发电模块，并将此温差发电模块重叠5块，每个模块的输出电极之间相串联，作为一个加厚的温差发电模块组；取5块加厚的温差发电模块组互相并列排平铺在房屋顶部，所述加厚温差发电模块互相并联，这时我们就可以得到一个可以同时吸收的太阳能范围更广，效率也更高的温差发电模块组，其能输出的电流更大、电压更高、功率更强，对太阳能的利用效率也将更高。

优选方案九

本发明的实施例八，优选方案五可以做得更小，更薄，将此更小，更薄的温差发电模块互相叠合起来，将输出端通过串联、并联，我们就可以得到一个小巧的，效率更高的温差发电模块组；此温差发电模块组可以作为手机、笔记本等用电电器的一部分或作为备用电池或作为主用电池使用，或作为给主用蓄电池的充电充电源。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (19)

1.一种温差发电装置，其特征在于：第一导体（1）、第二导体（2），第一导体（1）与第二导体（2）之间设置有绝缘介质（5），绝缘介质（5）与第二导体（2）之间设置有导体网（3）和导电液（4），第一导体（1）与第二导体（2）或导体网（3）或导电液（4）通过导线加有电压，导体网（3）与所述第二导体（2）通过导线引出正负电极。

2.根据权利要求1所述的一种温差发电装置，其特征在于：导体网（3）是一种导体或导体构成物，其特点是能够让固体颗粒、液体或气体从其一边穿过进入另一边。

3.根据权利要求2所述的一种温差发电装置，导体网（3）是由导体丝编织成的网状导电物或是导体面上钻出大于一个孔的导电构件或是镀在绝缘介质（5）上且目数大于1目的导电镀层。

4.根据权利要求3所述的一种温差发电装置，导体网（3）包括直径小于0.1毫米的铜丝编织成的大于20目的铜丝网或镀在绝缘介质（5）上线宽小于0.1毫米且目数大于200目的铜网镀层。

5.根据权利要求1所述的一种温差发电装置，其特征在于：所述绝缘介质（5）是由能阻止电流流通的物质或真空构成。

6.根据权利要求5所述的一种温差发电装置，所述绝缘介质（5）包括聚氯乙烯、玻璃、环氧树脂、空气、氧气或真空。

7.根据权利要求6所述的一种温差发电装置，其特征在于：所述绝缘介质（5）由聚氯乙烯板构成，所述第一导体（1）设置在聚氯乙烯板内。

8.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于：导体网（3）与第二导体（2）之间设置有绝缘网（6）。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的一种温差发电装置，其特征在于：所述第一导体（1）与第二导体（2）或导体网（3）所加电压是由电源经过升压模块（20）提供。

10.根据权利要求9所述的一种温差发电装置，其特征在于：所述电源包括：电池或电池组（8）或导体网（3）与所述第二导体（2）通过导线引出的正负电极和电池组（8）共同组成的电源。

11.根据权利要求1至8中任何一项所述的一种温差发电装置，其特征在于：第一导体（1）、第二导体（2）包括所有能导电的物质。

12.根据权利要求11所述的一种温差发电装置，其特征在于：第一导体（1）、第二导体（2）包括金、银、铜、铁、铂、石墨、石墨烯。

13.根据权利要求1至8中任何一项所述的一种温差发电装置,用喷涂或镀在绝缘介质（5）的导体镀层代替导体网（3）。

14.根据权利要求12所述的一种温差发电装置，其特征在于：所述导体镀层厚度小于100纳米。

15.根据权利要求1至8中任何一项所述的一种温差发电装置，用导电气体代替导电液（4）。

16.根据权利要求14所述的一种温差发电装置，其特征在于：所述导电气体包括水蒸汽。

17.根据权利要求1至8中任何一项所述的一种温差发电装置，其特征在于：用喷涂或镀在绝缘介质（5）上的导电镀层代替第一导体（1）。

18.一种发电设备，其特征在于：使用上述权利要求1至8中任何一项所述的一种温差发电装置。

19.一种用电设备，其特征在于：使用上述权利要求1至8中任何一项所述的一种温差发电装置。