CN207690829U - 热电单元及其装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种热电单元，包括散热组件(1)、温差发电元件(2)和集热片(3)，所述散热组件(1)包括：绝热腔体(5)，在其中容纳导热介质(6)；反射式辐射制冷膜(4)，覆盖在所述绝热腔体(5)的顶部；以及导热片(7)，位于所述绝热腔体(5)底部。本实用新型的热电单元充分利用了反射式辐射制冷膜(4)的制冷特性，可以24小时不间断持续制冷，整个热能转化为电能的过程中不再需要额外提供降温设备和外界能耗，而且散热组件(1)价格低廉，可大量节约制造和使用成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及热电转换领域，尤其涉及一种热电单元及其装置。
背景技术
近年来智能建筑的能源综合利用逐渐成为人们关注的重点，太阳能作为地球获取能源的重要组成部分，太阳能电池作为一种将光能转化成电能的装置有无污染和低成本两大优势。但是目前人们对太阳能的利用尤其是热能的利用还存在一定的局限，主要体现在热水器等不能充分合理有效的利用太阳热能。
实用新型内容
针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种将太阳热能直接转换成电能的热电单元，无污染、低成本并且24小时不间断。为实现上述目的，本实用新型提供了一种热电单元，包括散热组件、温差发电元件和集热片，所述散热组件包括绝热腔体，在其中容纳导热介质；反射式辐射制冷膜，覆盖在所述绝热腔体的顶部；以及导热片，位于所述绝热腔体底部。
根据本实用新型的一个实施例，所述反射式辐射制冷膜包括辐射制冷膜和在所述辐射制冷膜与所述绝热腔体之间的反射膜。
根据本实用新型的一个实施例，所述辐射制冷膜是复合材料薄膜；所述反射膜是在所述辐射制冷膜的背光侧的一层金属或电介质膜。
根据本实用新型的一个实施例，所述辐射制冷膜的厚度20～200微米，所述反射膜的厚度为100～500纳米。
根据本实用新型的一个实施例，所述辐射制冷膜的厚度为50微米，所述反射膜的厚度为200纳米。
根据本实用新型的一个实施例，所述辐射制冷膜为在聚甲基戊烯中随机镶嵌直径8微米的二氧化硅微球的复合材料薄膜，所述反射膜为银膜。
根据本实用新型的一个实施例，所述温差发电元件的一端与所述散热组件接触，所述温差发电元件的另一端与所述集热片接触。
根据本实用新型的一个实施例，所述导热片的上表面与所述导热介质直接接触，所述导热片的下表面与所述温差发电元件直接接触。
根据本实用新型的一个实施例，所述绝热腔体由塑料和陶瓷中的一种制成，所述导热介质为空气、水、盐溶液或胶体，所述导热片为金属或导热硅胶，所述集热片为金属或导热硅胶。
本实用新型还提供了一种热电装置，包括上述的热电单元，其中，每个温差发电元件的正负极各自引出导线，多个所述热电单元通过所述导线使用串联或并联的方式连接，所述热电装置给电池或其它电器提供电能。
本实用新型的有益技术效果在于：本实用新型所提供的热电单元以及热电装置将反射式辐射制冷膜用于温差发电元件的冷端，充分利用了反射式辐射制冷膜的制冷特性，可以24小时不间断持续制冷，整个热能转化为电能的过程中不再需要额外提供降温设备和外界能耗，而且散热组件价格低廉，可大量节约制造和使用成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例的的温差发电元件的示意图；
图2为本实用新型实施例的热电单元的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的实施例进行具体描述。需要注意的是，以下各个实施例可以任意可能的方式相互组合或部分替换。
本实用新型公开了一种热电单元，每个热电单元包括散热组件1、温差发电元件2和集热片3，其中，温差发电元件2通过散热组件1和集热片3之间的温度差将热能转化成电能。散热组件1包括：绝热腔体5，在其中容纳导热介质6；反射式辐射制冷膜4，覆盖在所述绝热腔体5的顶部；以及导热片7，位于所述绝热腔体5底部。
本实用新型所提供的热电单元将反射式辐射制冷膜4用于温差发电元件2的冷端，充分利用了反射式辐射制冷膜4的制冷特性，可以24小时不间断持续制冷，整个热能转化为电能的过程中不再需要额外提供降温设备和外界能耗，而且散热组件1的价格低廉，可大量节约制造和使用成本。
参见图1，温差发电元件2是根据塞贝克效应，由N型半导体和P型半导体组成、利用温度差产生载流子浓度梯度、从而推动电子扩散形成电势差的元件。位于两种不同类型半导体材料的一端的金属片8与作为热端的集热片3接触，位于两种不同类型半导体材料的另一端的金属片8与作为冷端的散热组件1接触并且通过正负极引线电连接负载电阻(未示出)。因此，当热端的温度较高并且冷端的温度较低时，回路中会产生温差电动势，使负载电阻上有电流流过。
参见图2，散热组件1包括反射式辐射制冷膜4、绝热腔体5、导热介质6和导热片7。导热介质6容纳在绝热腔体5中，反射式辐射制冷膜4覆盖在绝热腔体5的顶部，导热片7设置在绝热腔体5底部并且用于将导热介质6的热量传递给温差发电元件2。
在一些实施例中，除了反射式辐射制冷膜4和导热片7的部分外，绝热腔体5的其它部分与外界绝热。反射式辐射制冷膜4和导热片7均能与导热介质6进行热交换。
在一些实施例中，绝热腔体5的材料包括塑料、泡沫塑料、陶瓷等。在一些实施例中，导热介质6可选地包括空气、水、盐溶液、胶体等。在一些实施例中，导热片7的材料包括金属、导热硅胶等。集热片3的材料包括选金属、导热硅胶等。
在一些实施例中，参见图2，导热片7的上表面与导热介质6直接接触，导热片7的下表面与温差发电元件2上表面直接接触，温差发电元件2下表面与集热片3直接接触。
在一些实施例中，反射式辐射制冷膜4包括辐射制冷膜和在辐射制冷膜表面并且朝向绝热腔体5的反射膜。辐射制冷膜是将热量转化为特定波段的电磁波的复合材料薄膜，能以辐射方式将热能通过地球大气窗口直接传递到宇宙空间。反射膜是在辐射制冷膜的背光侧涂覆的一层金属或电介质膜，能够反射可见光和红外线。
在本实施例中，辐射制冷膜由辐射体二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)中的一种或多种和多聚物聚甲基戊烯(TPX)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)中的一种组成，在多聚物中随机镶嵌大量6～10微米的辐射体微球，优选为在TPX中随机镶嵌大量直径8微米的SiO2微球所构成的薄膜，薄膜厚度为20～200微米，优选50微米。反射膜包括涂覆在辐射制冷膜背面的银膜，膜厚度为100～500纳米，优选200纳米。当使用反射式辐射制冷膜4时，将未涂覆有反射膜的一面朝向宇宙空间，将涂覆有反射膜的一面朝向绝热腔体5。另外，散热组件1的投影为圆形或多边形，放置时与水平面平行，使反射式辐射制冷膜4发射红外线的辐射方向指向宇宙空间。反射式辐射制冷膜4将阳光中的可见光和红外线反射，并将导热介质6中的热能以红外线的方式通过地球大气窗口直接传递到宇宙空间，使导热介质6的温度下降，从而降低温差发电元件2的冷端的温度。
集热片3放置在建筑楼顶，楼顶接收阳光热量，从而升高集热片3的温度，即升高温差发电元件2的热端的温度。通过使冷端与热端形成较大温差来提高温差发电效率。并且在夜晚时，反射式辐射制冷膜4继续将导热介质6中的热能传递到宇宙空间，使导热介质6的温度持续低于环境温度，保持温差发电元件2冷端与热端的温度差，从而持续供电。
另外，本实用新型还公开了一种热电装置，包括多个上述热电单元。其中，每个温差发电元件2的正负极各自引出导线，多个热电单元通过这些导线使用串联或并联的方式连接。该热电装置用于为电池或其它电器提供电能。
本实用新型的热电装置将反射式辐射制冷膜4用于温差发电元件2的冷端，充分利用了反射式辐射制冷膜4的制冷特性，可以24小时不间断持续制冷，整个热能转化为电能的过程中不再需要额外提供降温设备和外界能耗，而且散热组件1价格低廉，可大量节约制造和使用成本。
Claims (10)
1.一种热电单元，其特征在于，包括散热组件(1)、温差发电元件(2)和集热片(3)，所述散热组件(1)包括：
绝热腔体(5)，在其中容纳导热介质(6)；
反射式辐射制冷膜(4)，覆盖在所述绝热腔体(5)的顶部；以及
导热片(7)，位于所述绝热腔体(5)底部。
2.根据权利要求1所述的热电单元，其特征在于，所述反射式辐射制冷膜(4)包括辐射制冷膜和在所述辐射制冷膜与所述绝热腔体(5)之间的反射膜。
3.根据权利要求2所述的热电单元，其特征在于，所述辐射制冷膜是复合材料薄膜；所述反射膜是在所述辐射制冷膜的背光侧的一层金属或电介质膜。
4.根据权利要求2所述的热电单元，其特征在于，所述辐射制冷膜的厚度20～200微米，所述反射膜的厚度为100～500纳米。
5.根据权利要求4所述的热电单元，其特征在于，所述辐射制冷膜的厚度为50微米，所述反射膜的厚度为200纳米。
6.根据权利要求3所述的热电单元，其特征在于，所述辐射制冷膜为在聚甲基戊烯中随机镶嵌直径8微米的二氧化硅微球的复合材料薄膜，所述反射膜为银膜。
7.根据权利要求1所述的热电单元，其特征在于，所述温差发电元件(2)的一端与所述散热组件(1)接触，所述温差发电元件(2)的另一端与所述集热片(3)接触。
8.根据权利要求1所述的热电单元，其特征在于，所述导热片(7)的上表面与所述导热介质(6)直接接触，所述导热片(7)的下表面与所述温差发电元件(2)直接接触。
9.根据权利要求1所述的热电单元，其特征在于，所述绝热腔体(5)由塑料和陶瓷中的一种制成，所述导热介质(6)为空气、水、盐溶液或胶体，所述导热片(7)为金属或导热硅胶，所述集热片(3)为金属或导热硅胶。
10.一种热电装置，包括多个根据权利要求1-9任一项所述的热电单元，其中，每个温差发电元件(2)的正负极各自引出导线，多个所述热电单元通过所述导线使用串联或并联的方式连接，所述热电装置给电池或其它电器提供电能。
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| CN109973875A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-07-05 | 白木日根 | 一种基于塞贝克效应的便于通风散热的led灯管 |
| CN110138277A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-16 | 中国矿业大学 | 一种基于辐射制冷和高效吸收太阳能的温差发电装置 |
| CN111207530A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-29 | 中国科学技术大学 | 一种半导体制冷器与天空辐射制冷体耦合的复合制冷装置 |
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