CN203933446U - 一种可移动式半导体温差发电仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于半导体温差发电应用技术领域，具体为一种可移动式半导体温差发电仪。该发电仪包括移动台和固定在其上的恒温加热器、散热器、电路板箱、温差发电装置和电源箱；其中温差发电装置由半导体温差发电片串联组成，半导体温差发电片组中彼此相邻的两块半导体温差发电片之间覆有一层多孔纳米金属膜层，所构成的半导体温差发电片组的两面分别和散热器的导管、恒温加热器的加热板相互紧密接触，所述采光装置由表面覆盖多级孔TiO2/量子点/染料叠层结构薄膜的采光板组成；所述采光板和半导体温差发电组的热端紧密接触。相对于现有技术，本实用新型的发电效率可达到8-9%，且可移动便携、运行稳定，可以大规模商业化应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可移动式半导体温差发电仪，属于半导体温差发电应用技术领域。
背景技术
半导体温差发电具有无噪音、绿色环保、占地空间小、使用可靠性高、便于精确控制等技术应用优势。自然界中存在各种各样的温差环境，温差发电作为一种绿色发电技术，具有极其重要的研究教学价值和广阔的应用前景。目前学校企业和研究机构缺少这方面的教学实验研究设备，尤其缺少便于移动教学研究的可移动式半导体温差发电装备。同时，普通温差发电仪的发电效率仅为5-7%，难以大规模商业化应用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可移动式半导体温差发电仪，其发电效率可达到8-9%，且可移动便携、运行稳定，可以大规模商业化应用。
本实用新型采取的具体技术方案如下。
一种可移动式半导体温差发电仪, 包括移动台以及固定于其上的电源、恒温加热器、温差发电装置、采光装置、散热器和电路板箱；所述电源通过电源线分别和恒温加热器、温热发电装置、散热器及电路板箱相连；所述恒温加热器包括温控仪、热电偶、固态继电器和加热板；温控仪和电热偶、固态继电器分别相连；固态继电器的触头和加热板连接；所述散热器为导管散热器；所述温差发电装置通过数据信号线连到电路板箱；所述温差发电装置由半导体温差发电片组构成，其中半导体温差发电片组由多个半导体温差发电片串联形成，其一面为冷端，另一面为热端，分别和散热器的导管、恒温加热器的加热板相互紧密接触，半导体温差发电片组中彼此相邻的两块半导体温差发电片之间覆有一层多孔纳米金属膜层；所述采光装置由表面覆盖多级孔TiO2/量子点/染料叠层结构薄膜的采光板组成；所述采光板和半导体温差发电片组的热端紧密接触；
所述电路板箱包括箱体、数据采集单元、主控单元和液晶显示屏，所述液晶显示屏设置于箱体上方，所述数据采集单元由Pt100铂热电阻、电压采样电阻和ADC模数转换电路组成，数据采集单元通过Pt100铂热电阻两端电压变化反映温差变化，通过电压采样电阻采集温差发电装置产生的电压和电流，再将采集的三路模拟信号经ADC模数转换电路转换成数字量后交由主控单元进行曲线拟合处理，主控单元处理后的实时温差及电压和电流数据显示在液晶显示屏上。
作为优选，所述移动台分为四层机构，其由四个空心支柱和四个水平支撑板组成；移动台上方设置推板；底部支撑板的下方设置滚轮。
作为优选，所述半导体温差发电片组由6个半导体温差发电片串联形成。
作为优选，所述多级孔TiO2/量子点/染料叠层结构薄膜包括底层，中间层，次上层和最上层，所述底层为在采光板上制备的多级孔TiO2薄膜；所述中间层为Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点薄膜；所述次上层为半导体氧化物阻挡层；所述最上层为染料层。
本实用新型中的多级孔TiO2/量子点/染料叠层结构薄膜根据申请号为“2013104412078”的发明专利申请的技术方案制备获得，通过涂覆法覆盖在采光板上。
本实用新型中，多孔纳米金属膜层由金属纳米纤维组成，其根据申请号为“201210158410X”的发明专利申请的技术方案制备获得，通过涂覆法覆盖在两块半导体温差发电片之间。
本实用新型的有益效果在于：通过对采光板的特别设置，采用在采光板表面覆盖多级孔TiO2/量子点/染料叠层结构薄膜的方法提高采光效率，所选用的多级孔TiO2/量子点/染料叠层结构薄膜更加有利于电子的传输，提高光电转换效率，可以大幅降低温差发电转换过程中的损耗，提升实际发电效果。同时，半导体温差发电片组由多个半导体温差发电片串联形成，其一面为冷端，另一面为热端，分别和散热器的导管、恒温加热器的加热板相互紧密接触，半导体温差发电片组中彼此相邻的两块半导体温差发电片之间覆有一层多孔纳米金属膜层，这样的结构设置，可以有效降低发电器件的接触热阻，在高电导率和低热导率之间取得一个最佳平衡状态，进一步提高发电效率，扩大应用范围。与同类温差发电器仅有5-7%的发电效率相比，本实用新型的发电效率可达8-9%，为同类产品中最优水平，深受消费者欢迎，目前已接获数万台生产订单，将应用在各种商业工业生产领域，在商业上也获得了巨大成功。同时，该可移动式半导体温差发电仪工作中无噪音，无液、气工作介质，不会产生污染性物质污染环境，制冷参数不受空间方向以及重力影响，能够长时间正常稳定的工作；该可移动式半导体温差发电仪能够获取并显示温差发电片两端的温差环境和产生的电能电压、电流数据；其操作简单、效果明显，使用寿命长，且便携可移动。在温差发电基础上亦可作为教学实验研究设备提供给学校企业和研究机构，对温差发电的可行性和效率进行研究教学，可广泛应用于半导体温差发电应用技术领域。
附图说明
图1为本实用新型可移动式半导体温差发电仪的工作流程示意图。
图2为本实用新型可移动式半导体温差发电仪的结构示意图。
图中标号：1-电源箱，2-恒温加热器，3-温差发电装置，4-散热器， 7-显示单元，8-推把，9-风扇，10-滚轮，11-第一支柱，12-第二支柱，13-第三支柱，14-第四支柱，15-第一支撑板，16-第二支撑板，17-第三支撑板，18-第四支撑板， 25-电路板箱，26-加热板。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似方法及其相似变化，均应列于本实用新型的保护范围。
本实施例中，可移动式半导体温差发电仪的结构示意图如图2所示，包括移动台以及固定于其上的电源1、恒温加热器2、采光装置，温差发电装置3、散热器4和电路板箱25；其中恒温加热器2、温差发电装置3、散热器4、电路板箱25和电源1用螺丝固定在移动台上；
移动台由四根空心钢制支柱和四个钢制挡板组成，包括空心的第一支柱11、第二支柱12、第三支柱13、第四支柱14及第一支撑板15、第二支撑板16、第三支撑板17和第四支撑板18；其分为4层结构，移动台上还分别设置推把8和滚轮10，利于自由移动。
电源1：采用MAC15-S5D12W电源箱，220V市电输入，可同时输出220V、5V、12V；电源1固定在第四支撑板18上， 5V电源线通过第一支柱11连到电路板箱25，12V电源线通过第二支柱12连到散热器4和温差发电装置3，220V电源线21通过第四支柱14连到恒温加热器2。
恒温加热器2：其固定在第三支撑板17上，采用XMTD-608温控系统，220V供电，可设定温度，内部主要由温控仪、热电偶、固态继电器和加热板组成。温控仪分别和电热偶、固态继电器相连；固态继电器的触头和加热板连接。
温差发电装置3：由六个12V的40mm×40mm×3.35mm TEC1型半导体温差发电片串联组成，加热板26、散热器4的导管分置其两侧，三者均固定在第二支撑板16上，其将实时温差和产生的电压和电流通过数据信号线经第三空心支柱13连到电路板箱25。温差发电装置3一面为冷端，另一面为热端，分别和散热器的导管、恒温加热器的加热板相互紧密接触，彼此相邻的两块半导体温差发电片之间覆有一层多孔纳米金属膜层。
散热器4：采用97mm×111mm×125mm的S90D型导管散热器，12V供电，额定电流0.3A。
电路板箱25：电路板箱25固定在第一支撑板15上，由箱体、数据采集单元、主控单元和液晶显示屏7组成。液晶显示屏7采用只有并行接口的1602液晶显示屏，设置于箱体的上方；该显示屏属于字符LCD显示屏。数据采集单元由Pt100铂热电阻、电压采样电阻和ADC模数转换电路组成，ADC模数转换电路使用ADC0804芯片，封装为DIP；主控单元使用DIP40引脚的STC90C52RD单片机芯片。
系统工作流程如图1所示：上电后，系统初始化，设置加热板26的加热温度，恒温加热器2通过加热板26与温差发电装置3的受热面相连并对其供热，散热器4通过导管与温差发电装置3的受冷面相连对其散热，数据采集单元通过Pt100铂热电阻两端电压变化反映温差变化，通过电压采样电阻采集温差发电片产生的电压和电流；再将采集的三路模拟信号经八位的ADC0804转换成数字量后交由主控单元进行曲线拟合处理，主控单元处理后的实时温差及电压和电流数据在液晶显示屏7上显示。系统不断循环数据采集、数据处理、数据显示从而能够实时观测数据，对温差发电的可行性和效率进行研究教学。具有可移动便携、低功耗、绿色环保、运行稳定、高性价比等特点，可广泛应用于半导体温差发电应用技术领域。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种可移动式半导体温差发电仪, 包括移动台以及固定于其上的电源、恒温加热器、温差
发电装置、采光装置、散热器和电路板箱；所述电源通过电源线分别和恒温加热器、温热发电装置、散热器及电路板箱相连；所述恒温加热器包括温控仪、热电偶、固态继电器和加热板；温控仪和电热偶、固态继电器分别相连；固态继电器的触头和加热板连接；所述散热器为导管散热器；其特征在于：所述温差发电装置通过数据信号线连到电路板箱；所述温差发电装置由半导体温差发电片组构成，其中半导体温差发电片组由多个半导体温差发电片串联形成，其一面为冷端，另一面为热端，分别和散热器的导管、恒温加热器的加热板相互紧密接触，半导体温差发电片组中彼此相邻的两块半导体温差发电片之间覆有一层多孔纳米金属膜层；所述采光装置由表面覆盖多级孔TiO2/量子点/染料叠层结构薄膜的采光板组成；所述采光板和半导体温差发电片组的热端紧密接触；
所述电路板箱包括箱体、数据采集单元、主控单元和液晶显示屏，所述液晶显示屏设置于箱体上方，所述数据采集单元由Pt100铂热电阻、电压采样电阻和ADC模数转换电路组成，数据采集单元通过Pt100铂热电阻两端电压变化反映温差变化，通过电压采样电阻采集温差发电装置产生的电压和电流，再将采集的三路模拟信号经ADC模数转换电路转换成数字量后交由主控单元进行曲线拟合处理，主控单元处理后的实时温差及电压和电流数据显示在液晶显示屏上。
2.根据权利要求1所述的可移动式半导体温差发电仪，其特征在于：所述移动台分为四层机构，其由四个空心支柱和四个水平支撑板组成；移动台上方设置推板；底部支撑板的下方设置滚轮。
3.根据权利要求1所述的可移动式半导体温差发电仪，其特征在于：所述半导体温差发电片组由6个半导体温差发电片串联形成。
4.根据权利要求1所述的可移动式半导体温差发电仪，其特征在于：所述多级孔TiO2/量子点/染料叠层结构薄膜包括底层，中间层，次上层和最上层，所述底层为在采光板上制备的多级孔TiO2薄膜；所述中间层为Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点薄膜；所述次上层为半导体氧化物阻挡层；所述最上层为染料层。
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2014
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