CN110768581A - 一种基于相变储热的太阳能温差发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，所述微型温差电池底面与散热片连接，所述微型温差电池上端面与相变储热箱底板连接，相变储热箱内放入相变储热物质，所述微型温差电池的正极和负极向下延伸并穿出至散热片外侧。本发明中能够将太阳能装化为热能储存在相变储热物质内，在无阳光照射条件下保持温差电池热端温度，并通过散热片降低冷端温度，从而加大温差电池两端温差，提供更高更稳定的输出电压。可应用于微型温差电池的适应性测试，模拟常温室外温差电池工作状况，探究室外温度变化及日照时长对温差电池的性能参数影响。

Description

一种基于相变储热的太阳能温差发电装置

技术领域

本发明属于微型温差电池改进技术领域，尤其是一种基于相变储热的太阳能温差发电装置。

背景技术

近年来，微电子技术飞速发展，诸如微机电系统(MEMS)、微电子系统、系统芯片等微型固态装置被广泛的应用，而此类微型化的电子装置通常需要具有响应速度快、低输出功率、高输出电压的微型发电装置为之供电，一般的化学电池电量有限、寿命短，需经常维护或更换，显然不太适用于为上述微型装置供电。不同的是，微型温差电池作为一种固态物理电池，其优点是环保、零噪声、稳定性好且寿命长，同时温度差在大部分环境中是普遍存在的，这就使得此种电池具有较大的应用空间，特别是在一些特殊的环境中，如外太空、人体内和无线传感器节点网络等，微型温差电池的优点尤为突出。

我国的能源结构主要以煤炭为主，对于太阳能、核能等新型能源利用较少，资源结构严重不合理。为此，改善能源结构成为我国今后发展的首要任务和难题。相比于化石能源而言，温差发电的产能过程不会产生如一氧化碳、硫化物、氮化物等有害气体，实现零排放无污染，也不会消耗宝贵的化石能源，减轻能源紧缺的压力。相比于铅酸电池等化学电源而言，温差发电几乎不会受到环境温度范围的限制，能够在各种严苛的环境中工作。然而目前，微型温差发电装置的制备技术仍然存在不成熟、稳定性弱、可控性差等缺点。近年来为解决昼夜对温差电池热端温度的波动性影响，提高发电装置供电稳定性，选用相变储热物质成为一种可行方法，根据不同的应用环境选择具有不同相变温度的固—液相变体系储热物质，在白天充足的日光照射下将多余的热能以液态储热物质的形式储存起来，夜间时液态储热物质随温度下降变为固态，放出储存的热量，从而提高夜间温差电池热端温度，减小温差。因此对于能够长期稳定供电的微型温差发电装置的研究十分必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供能够最大限度运用太阳光辐射热、通过不消耗任何能源的物理变化增大温差电池两端温差进而提高输出电压的一种基于相变储热的太阳能温差发电装置。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，包括微型温差电池，其特征在于：所述微型温差电池底面与散热片连接，所述微型温差电池上端面与相变储热箱底板连接，相变储热箱内放入相变储热物质，所述微型温差电池的正极和负极向下延伸并穿出至散热片外侧。

再有，所述相变储热箱上端面板为吸光层。

再有，所述散热片上端面设置透光罩，该透光罩将相变储热箱和微型温差电池密封在散热片上。

再有，所述微型温差电池与散热片之间设置导热硅脂层，该导热硅脂层外侧的微型温差电池和撒热片之间的缝隙内设置密封胶层；

所述微型温差电池与相变储热箱底板之间设置导热硅脂层，该导热硅脂层外侧的微型温差电池和相变储热箱底板之间的缝隙内设置密封胶层。

再有，所述微型温差电池的热端与相变储热箱底板连接，所述微型温差电池的冷端与散热片连接。

再有，所述微型温差电池的热端连接一微型温差电池热端热电偶，所述微型温差电池的冷端连接一微型温差电池冷端热电偶。

本发明的优点和有益效果是：

本发明中能够将太阳能装化为热能储存在相变储热物质内，在无阳光照射条件下保持温差电池热端温度，并通过散热片降低冷端温度，从而加大温差电池两端温差，提供更高更稳定的输出电压。可应用于微型温差电池的适应性测试，模拟常温室外温差电池工作状况，探究室外温度变化及日照时长对温差电池的性能参数影响。此种装置因其独立性和便携性为无市电供应的地区或处于该地区的人提供了一种新型发电方法，充分运用充足的太阳能为各种电气设备供电。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。

一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，如图1所示，包括微型温差电池5，本发明的创新在于：微型温差电池底面与散热片4连接，微型温差电池上端面与相变储热箱3底板9 连接，相变储热箱内放入相变储热物质8，微型温差电池的正极6和负极7向下延伸并穿出至散热片外侧。

本实施例中，相变储热箱上端面板为吸光层2。散热片上端面设置透光罩1，该透光罩将相变储热箱和微型温差电池密封在散热片上。

微型温差电池与散热片之间设置导热硅脂层，该导热硅脂层外侧的微型温差电池和撒热片之间的缝隙内设置密封胶层。微型温差电池与相变储热箱底板之间设置导热硅脂层，该导热硅脂层外侧的微型温差电池和相变储热箱底板之间的缝隙内设置密封胶层。

微型温差电池的热端10与相变储热箱底板连接，微型温差电池的冷端11与散热片连接。微型温差电池的热端连接一微型温差电池热端热电偶12，微型温差电池的冷端连接一微型温差电池冷端热电偶13。

1.隔热透光罩

透光罩位于微型温差电池的热能收集及储存结构的周边，它与散热片构成一个密闭腔体，起到保温和防护的作用。外罩用有机玻璃(PMMA)制造。外罩是由长短不一的五块有机玻璃板粘结而成，有机玻璃板粘结剂采用氯仿，粘结后的外罩使内部空间略大于相变储热物质所占空间。

2.微型温差电池

微型温差电池位于由外罩和散热片构成的密闭腔体内，且微型温差电池冷端通过导热硅脂与散热片紧密贴合，微型温差电池热端通过导热硅脂与相变储热箱底板紧密贴合。微型温差电池与散热片以及相变储热箱底板之间的缝隙需用AB胶封住，以防在此之间的导热硅脂风干导致空隙出现空气降低导热性能。

3.三维自支撑镍基复合材料吸光层

吸光层位于相变储热物质之上，通过焊锡的方式与相变储热侧壁的上沿焊接在一起，制备吸光层需采用导热性良好的金属并在其表面上电镀一层具有吸收太阳光、并能将太阳光转变为热能的材料。吸光层与相变储热底板和相变储热外壁构成一密闭空腔，相变储热物质位于该空腔内。

4.相变储热物质

采用液—固相变型相变储热物质已实现常温储热功能。液-固相变型相变储热物质位于由吸光材料层、相变储热底板和相变储热外壁构成的密闭空腔内，其上部与吸光材料层相接，底部与相变储热底板，周边与相变储热外壁相接。

5.散热片

散热片位于微型温差电池的底部，与外罩构成一个密闭腔体。散热片的上端平面通过导热硅脂与微型温差电池的冷端紧密贴合。散热片的上端平面尺寸大于微型温差电池冷端的尺寸。散热片的上端平面之下设置有很多的片状散热腿，散热腿之间相隔，具有中空结构。散热片的作用是降低微型温差电池冷端的温度。

本发明中能够将太阳能装化为热能储存在相变储热物质内，在无阳光照射条件下保持温差电池热端温度，并通过散热片降低冷端温度，从而加大温差电池两端温差，提供更高更稳定的输出电压。可应用于微型温差电池的适应性测试，模拟常温室外温差电池工作状况，探究室外温度变化及日照时长对温差电池的性能参数影响。此种装置因其独立性和便携性为无市电供应的地区或处于该地区的人提供了一种新型发电方法，充分运用充足的太阳能为各种电气设备供电。

Claims (6)

1.一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，包括微型温差电池，其特征在于：所述微型温差电池底面与散热片连接，所述微型温差电池上端面与相变储热箱底板连接，相变储热箱内放入相变储热物质，所述微型温差电池的正极和负极向下延伸并穿出至散热片外侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，其特征在于：所述相变储热箱上端面板为吸光层。

3.根据权利要求1所述的一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，其特征在于：所述散热片上端面设置透光罩，该透光罩将相变储热箱和微型温差电池密封在散热片上。

4.根据权利要求1所述的一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，其特征在于：所述微型温差电池与散热片之间设置导热硅脂层，该导热硅脂层外侧的微型温差电池和撒热片之间的缝隙内设置密封胶层；

所述微型温差电池与相变储热箱底板之间设置导热硅脂层，该导热硅脂层外侧的微型温差电池和相变储热箱底板之间的缝隙内设置密封胶层。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，其特征在于：所述微型温差电池的热端与相变储热箱底板连接，所述微型温差电池的冷端与散热片连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于相变储热的太阳能温差发电装置，其特征在于：所述微型温差电池的热端连接一微型温差电池热端热电偶，所述微型温差电池的冷端连接一微型温差电池冷端热电偶。

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