CN112671267A - 一种温差发电装置 - Google Patents

Abstract

本申请适用于温差发电技术领域，提供了一种温差发电装置，包括形成有集热槽的壳体、连接壳体的温差发电设备，以及盖设于集热槽的槽口的镜片；温差发电设备包括设置于集热槽内的温差发电器，以及连接壳体的外侧壁且与温差发电器相对设置的散热器；镜片与壳体密封连接，镜片用于供日光穿过并照射至集热槽内。通过将温差发电器安装在壳体形成的集热槽中，并利用镜片将集热槽口密封，能够避免雨雪、杂物，或者灰尘等覆盖温差发电器的表面，保护温差发电器不受到外界天气以及杂物的干扰，防止温差发电装置的采光与运行受到影响。

Description

一种温差发电装置

技术领域

本申请涉及温差发电技术领域，特别涉及一种温差发电装置。

背景技术

半导体温差发电具有不受天气、场地的制约，以及发电过程无化学反应或者机械运动、无噪声、无污染、无磨损、装置寿命长等优势。半导体温差发电的基本原理在于半导体温差发电片的两端分别形成热端和冷端后，两端之间的温差由于赛贝克效应产生电动势以实现发电。

传统的采用半导体温差发电原理的发电装置普遍存在环境适应性差的技术问题，雨雪天气、落叶鸟粪，以及风沙灰尘等都容易对温差发电装置的采光与运行造成影响，需要安排工作人员进行日常维护和清理。

发明内容

本申请的目的在于提供一种温差发电装置，旨在解决传统的温差发电装置对于环境的适应性差，需要安排人员日常维护的技术问题。

本申请是这样实现的，一种温差发电装置，包括形成有集热槽的壳体、连接所述壳体的温差发电设备，以及盖设于所述集热槽的槽口的镜片；所述温差发电设备包括设置于所述集热槽内的温差发电器，以及连接所述壳体的外侧壁且与所述温差发电器相对设置的散热器；所述镜片与所述壳体密封连接，所述镜片用于供日光穿过并照射至所述集热槽内。

在本申请的一个实施例中，所述温差发电设备还包括贴合所述温差发电器的与所述镜片相对的一侧设置的储能组件，所述储能组件包括形成有储能槽的储能容器，以及设置于所述储能槽内的储能材料。

在本申请的一个实施例中，所述储能组件还包括设置于所述储能槽内的导热板，所述导热板从所述储能槽的底面向所述储能槽的槽口延伸。

在本申请的一个实施例中，所述储能组件还包括盖设于所述储能槽的槽口的集热板，所述集热板的与所述镜片相对的一面设置有吸热涂层。

在本申请的一个实施例中，所述镜片采用凸透镜，或者所述镜片采用具有正光焦度的菲涅尔透镜。

在本申请的一个实施例中，所述镜片的背对所述集热槽的一面设置有增透涂层。

在本申请的一个实施例中，所述增透涂层的背对所述镜片的一面设置有疏水膜层。

在本申请的一个实施例中，所述壳体开设有单向阀孔，所述温差发电装置还包括设置于所述单向阀孔的单向阀，所述单向阀用于供负压机将所述集热槽中的空气抽出。

在本申请的一个实施例中，所述壳体的表面设置有反光涂层，所述反光涂层覆盖所述壳体的外侧壁、所述集热槽的底面，以及所述集热槽的侧壁。

在本申请的一个实施例中，所述壳体的下表面开设有安装槽，所述散热器嵌入所述安装槽内；或者，所述壳体开设有安装孔，所述散热器穿过所述安装孔且所述散热器与温差发电器连接。

实施本申请任一实施例提供的一种温差发电装置，至少具有以下有益效果：

通过采用本申请各实施例提供的温差发电装置，日光透过镜片照射至温差发电器或者集热槽内的其他位置，致使温差发电器的与镜片相对的一面(也即热面)升温；温差发电器的背对镜片的一面与壳体的内表面贴合，或者与散热器的表面贴合；散热器通过空气自然对流带走热量，从而使得温差发电器的与散热器相对的一面降温，进而在温差发电器的相对的两个表面之间产生温差，温差发电器在温差的作用下由于赛贝克效应产生电动势，进而以实现温差发电。通过将温差发电器安装在壳体形成的集热槽中，并利用镜片将集热槽口密封，能够避免雨雪、杂物，或者灰尘等覆盖温差发电器的表面，保护温差发电器不受到外界天气以及杂物的干扰，防止温差发电装置的采光与运行受到影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的一个实施例提供的温差发电装置的结构示意图；

图2是本申请的另一个实施例提供的温差发电装置的结构示意图；

图3是图1中的温差发电装置的镜头汇聚光线时的光路示意图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-壳体；11-集热槽；12-单向阀孔；13-安装槽；14-安装孔；2-温差发电设备；21-温差发电器；211-冷面；212-热面；22-散热器；23-储能组件；231-储能容器；2311-储能槽；232-储能材料；233-导热板；24-集热板；3-镜片；4-单向阀。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请查阅图1至图3，本申请的一个实施例提供了一种温差发电装置，包括形成有集热槽11的壳体1、连接壳体1的温差发电设备2，以及盖设于集热槽11的槽口的镜片3；温差发电设备2包括设置于集热槽11内的温差发电器21，以及连接壳体1的外侧壁且与温差发电器21相对设置的散热器22；镜片3与壳体1密封连接，镜片3用于供日光穿过并照射至集热槽11内。

实施本实施例提供的温差发电装置，至少具有以下有益技术效果：

通过采用本实施例提供的温差发电装置，日光透过镜片3照射至温差发电器21或者集热槽11内的其他位置，致使温差发电器21的与镜片3相对的一面(也即热面212)升温；温差发电器21的背对镜片3的一面与壳体1的内表面贴合，或者与散热器22的表面贴合；散热器22通过空气自然对流带走热量，从而使得温差发电器21的与散热器22相对的一面降温，进而在温差发电器21的相对的两个表面之间产生温差，温差发电器21在温差的作用下由于赛贝克效应产生电动势，进而以实现温差发电。通过将温差发电器21安装在壳体1形成的集热槽11中，并利用镜片3将集热槽11口密封，能够避免雨雪、杂物，或者灰尘等覆盖温差发电器21的表面，保护温差发电器21不受到外界天气以及杂物的干扰，防止温差发电装置的采光与运行受到影响。

请查阅图1至图3，作为本实施例的一个具体方案，壳体1呈倒置的锥台状，壳体1的锥角范围为30°-45°，也即，壳体1的侧面与竖直方向之间的夹角范围为30°-45°。这样做的好处在于，不仅可以节省温差发电装置占用的空间，同时还能减少或者避免阳光照射到壳体1的外侧壁造成的壳体1升温，防止温差发电器21的冷面211升温，进而使得温差发电器21的冷面211与热面212具有更高的温度差，提高温差发电器21通过赛贝克效应产生电势差。

作为本实施例的一个具体方案，壳体1与镜片3之间通过耐候胶粘接，以避免雨雪或者灰尘落入集热槽11中，进一步提高温差发电装置对环境的适应能力。

请查阅图1至图3，在本申请的一个实施例中，温差发电设备2还包括贴合温差发电器21的与镜片3相对的一侧设置的储能组件23，储能组件23包括形成有储能槽2311的储能容器231，以及设置于储能槽2311内的储能材料232。

在本实施例中，日光透过镜片3照射至温差发电器21、储能容器231、储能材料232，或者集热槽11内的其他位置，进而直接或者间接地提高温差发电器21的热面212温度；储能容器231中的储能材料232能够储存日光照射带来的热量，进而将热量缓释至温差发电器21的热面212。

作为本实施例的一个具体方案，储能材料232采用两种或者以上的不同分子量的烷烃混合而成的相变储能材料232，相变储能材料232能够在多个温度下吸收或者释放相变热，可选的，储能材料232可以采用两种或者以上的不同分子量的烷烃混合而成石蜡。也就是说，多种烷烃混合而成的相变储能材料232能够在多个的温度点储存相变热，在这些温度点上，相变储能材料232均具有优秀的储能能力，使得温差发电装置能够适用于不同的地理环境和不同的季节。

请查阅图1至图3，在本申请的一个实施例中，储能组件23还包括设置于储能槽2311内的导热板233，导热板233从储能槽2311的底面向储能槽2311的槽口延伸。

这样做的好处在于，导热板233能够增加储能材料232和储能容器的底面之间的热导率，进而提高储能组件23与温差发电器21的热面212之间的热导率，有利于降低温差发电器21的发电延迟时间，减少储能组件23本身的热辐射，提高光电转换的效率。

请查阅图1至图3，作为本实施例的一个具体方案，导热板233将储能槽2311分为若干条形的子储能槽2311；储能容器231采用铝合金储能容器231，且储能容器231的外表面为抛光表面，以进一步降低储能容器231本身的热辐射率，提高光电转换效率。

作为本实施例的一个具体方案，子储能槽2311的宽度范围为1.4-5.1cm，导热板的厚度范围为0.5-1.7cm，这样，能够防止储能材料232中的热能过快地传递至热面212，以实现储能材料232储存的热能的缓释，将储能组件23和温差发电器21之间的热传导率控制在一个合理范围，避免热能过快释放，防止温差发电器21偏离最优的工作温度，最终提高热能的利用效率。

请查阅图1至图3，在本申请的一个实施例中，储能组件23还包括盖设于储能槽2311的槽口的集热板24，集热板24的与镜片3相对的一面设置有吸热涂层；可选的，集热板24采用铝合金集热板24。

通过在储能容器231的储能槽2311槽口处设置集热板24，可以使得储能组件23对于日光具有更好地热吸收能力，同时，铝合金集热板24结构轻盈、热导率高，且比热容低，能够以更高的效率将日光转化为热能，并以更高的效率将热能传导至储能材料232。

作为本实施例的一个具体方案，集热板24采用铝合金集热板24，铝合金集热板24表面喷砂增加粗糙度，且经过阳极氧化并附着着黑色涂层(图中未示出)，以进一步提高集热板24的吸热能力。

请查阅图1至图3，在本申请的一个实施例中，镜片3采用凸透镜，或者镜片3采用具有正光焦度的菲涅尔透镜。

请参阅图3，这样做的好处在于，穿过镜片3的日光会被汇聚在储能组件23或者温差发电器21上，提高光电转换效率；而且，能够降低光电发热装置对太阳的位置与照度的要求，即使在阴雨天气，或者早晨黄昏时段，光电发热装置仍然能够有效地吸收日光，并将日光转化为热能，进而实现温差发电。

作为本实施例的一个优选方案，请查阅图1至图3，镜片3采用凸透镜，且凸透镜的背对集热槽11的一面为凸面；或者，镜片3采用具有正光焦度的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的背对集热槽11的一面为平面。这样能够避免镜片3雨雪或者杂物停留在镜片3外表面，避免温差发电装置的采光与运行受到影响。

在本申请的一个实施例中，镜片3的背对集热槽11的一面设置有增透涂层(图中未示出)，以降低镜片3对日光的反射率，使得更多的日光能够透过镜片3并被温差发电装置转化为热能和电能。在早晨、黄昏或者高维度地区这样日光向镜片3的入射角较大的情境下，增透涂层能够明显提高日光的透过率。

在本申请的一个实施例中，增透涂层的背对镜片3的一面设置有疏水膜层(图中未示出)，以避免雨水积累在镜片3的上表面，减少或者避免天气对温差发电装置的影响。

请查阅图1至图3，在本申请的一个实施例中，壳体1开设有单向阀孔12，温差发电装置还包括设置于单向阀孔12的单向阀4，单向阀4用于供负压机将集热槽11中的空气抽出。

这样做的好处在于，通过抽出集热槽11内的空气，可以减少或者避免空气与收到日照并储存热能后的储热组件接触，降低空气对流的导热效应，使得储热组件的热能更多的通过温差发电器21传导至壳体1；同时还能进一步提高温差发电器21的冷面211与热面212之间的温差。

作为本实施例的一个具体方案，集热槽11内为真空环境，且集热槽11内的压力小于或者等于0.07MPa。实际验证的结果表明，集热槽11内的压力小于或者等于0.07MPa时，即能够达到足够好的隔热效果，绝大部分的热能能够通过温差发电片21传导至散热器22；而且，采用离心泵等用于抽取低真空的真空泵即可在集热槽11内形成0.07MPa的真空，真空的抽取和维持都更加容易。

在本申请的一个实施例中，壳体1的表面设置有反光涂层(图中未示出)，反光涂层覆盖壳体1的外侧壁、集热槽11的底面，以及集热槽11的侧壁。

作为本实施例的一个具体方案，反光涂层由微空心玻璃珠、高辐射填充料、硫酸钡填充料和环氧树脂清漆混合组成。微空心玻璃珠、高辐射填充料、硫酸钡填充料和环氧树脂清漆混合并涂覆在壳体的表面后，能够形成鱼鳞型的微观结构，白色的硫酸钡填充料对阳光具有极强的散射率；微空心玻璃珠具有隔热作用和反光作用，减少热能经过反光涂层向壳体1的传导；高辐射填充料将表面热量以电磁波的形式辐射到环境中。通过提高壳体1表面的热阻、辐射和反射率，降低了热量向壳体1的传导，进而减少了从壳体1传导至温度传感器的冷面211的热能；而且提高了壳体1的散热效率，有利于保持冷面211的低温。

请查阅图1，在本申请的一个实施例中，壳体1的下表面开设有安装槽13，散热器22嵌入安装槽13内；或者，请查阅图2，壳体1开设有安装孔14，散热器22穿过安装孔14且散热器22与温差发电器21连接。

应当理解，本申请各实施例中，散热器22既可以是一个单独的组件，比如，散热器22可以是嵌入安装槽13内的；或者，散热器22是穿过安装孔14且与温差发电器21连接的。散热器22也可以是与壳体1一体成型的，比如，散热器22可以是由壳体1的一部分向集热槽11的外侧面延伸的若干散热翅片形成的；在壳体1的下表面嵌入土壤或者沙子的情形下，与温差发电器21连接的部分壳体1亦可被视为散热器22。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温差发电装置，其特征在于，包括形成有集热槽的壳体、连接所述壳体的温差发电设备，以及盖设于所述集热槽的槽口的镜片；所述温差发电设备包括设置于所述集热槽内的温差发电器，以及连接所述壳体的外侧壁且与所述温差发电器相对设置的散热器；所述镜片与所述壳体密封连接，所述镜片用于供日光穿过并照射至所述集热槽内。

2.如权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于，所述温差发电设备还包括贴合所述温差发电器的与所述镜片相对的一侧设置的储能组件，所述储能组件包括形成有储能槽的储能容器，以及设置于所述储能槽内的储能材料。

3.如权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，所述储能组件还包括设置于所述储能槽内的导热板，所述导热板从所述储能槽的底面向所述储能槽的槽口延伸。

4.如权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，所述储能组件还包括盖设于所述储能槽的槽口的集热板，所述集热板的与所述镜片相对的一面设置有吸热涂层。

5.如权利要求1-4任一项所述的温差发电装置，其特征在于，所述镜片采用凸透镜，或者所述镜片采用具有正光焦度的菲涅尔透镜。

6.如权利要求1-4任一项所述的温差发电装置，其特征在于，所述镜片的背对所述集热槽的一面设置有增透涂层。

7.如权利要求6所述的温差发电装置，其特征在于，所述增透涂层的背对所述镜片的一面设置有疏水膜层。

8.如权利要求1-4任一项所述的温差发电装置，其特征在于，所述壳体开设有单向阀孔，所述温差发电装置还包括设置于所述单向阀孔的单向阀，所述单向阀用于供负压机将所述集热槽中的空气抽出。

9.如权利要求1-4任一项所述的温差发电装置，其特征在于，所述壳体的表面设置有反光涂层，所述反光涂层覆盖所述壳体的外侧壁、所述集热槽的底面，以及所述集热槽的侧壁。

10.如权利要求1-4任一项所述的温差发电装置，其特征在于，所述壳体的下表面开设有安装槽，所述散热器嵌入所述安装槽内；或者，所述壳体开设有安装孔，所述散热器穿过所述安装孔且所述散热器与温差发电器连接。

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