CN208479494U - 一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置，属于可再生能源技术领域。本实用新型将本装置安装在汽车排气管中，汽车的尾烟经烟气管道向外排放，尾烟经过烟气管道时由于烟气具有热量将温差发电器内的加热端加热，使加热端温度升高，车辆在行驶过程中温差发电装置外侧的导流板将空气导入冷空气管道再通过冷空气管道与烟气管道连接处的进气孔A排放，将冷空气管道内的冷却端冷却，使冷却端温度降低，加热端和冷却端产生温差，从而使温差发电器内产生电流。本实用新型装置结构简单，主要包括烟气管道和温差发电装置，温差发电装置内部设置有温差发电器和冷却风管道，本实用新型装置结构较少，体积小，便于安装与维修。

Description

一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置

技术领域

本发明涉及一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置，属于可再生能源技术领域。

背景技术

绿色能源一直是科技发展中一直不断探讨的话题。水力发电、风力发电、光伏发电，地热发电等新能源逐渐走上世界的舞台。温差发电作为一种新兴的绿色能源技术走进人类的视野。温差发电基础理论是基于半导体材料塞贝克效应，受限于半导体材料的热电性能参数热电优值ZT，半导体温差发电效率不超过10%。对于温差发电装置，合理的散热方式和结构可以一定程度上在确定环境下，提高温差，改善系统的发电效率，合适的电源管理可以提高温差发电的实用性。

影响温差发电效果的因素有以下几点：（1）半导体材料优值系数Z，半导体制冷的核心器件是由多个P型半导体和N型半导体热电偶组合而成的热电堆，热电堆的温差发电技术存在热电转换效率不高的问题。而堆热电材料性能优劣起到决定性作用的是半导体材料的优值系数Z。理论上想要半导体温差发电效率达到机械发电效率的水平，热电材料的优值系数必须从3.5*10/K升高到13*10/K，要想实现优值系数这样大的提高是一件极其困难的事。（2）半导体温差发电冷端散热效果的影响，热电堆冷端的散热效果是影响温差发电装置性能的重要因素。实际应用的温差发电装置总要通过与热、冷源进行不断的热交换才能维持工作。而冷端散热比热端集热更为关键，设发电器散热量为Q₁，热端集热量为Q₂，系统发电产生的电功为W₀，显然，W₀=Q_2－Q₁。

目前人们在不断的研究和探索中找到的性能较为优良的半导体热电制冷材料并不多，其主要分为3类：P型半导体材料合金，三元半导体材料固溶体合金和N型半导体材料合金。自1821年，Seebeck发现塞贝克效应以来，国内外对温差发电这种全新的绿色能源技术都抱以极大的突破欲望，从而进行了大量的研究。1947年，历史上第一台温差发电器出现，那时其发电效率仅为1.5%。1953年，研究小组研制出可以利用煤油灯、拖拉机这类常见废热作为热端热源的温差发电装置，在一些用电困难的地区用作小功率电源。近年来，低品位热源成为了温差发电技术研究中的一个大方向。Maneewan等人在屋顶上放置钢板，吸收太阳能集热升温，与自然环境之间产生温差借以发电，产生电量为轴流风机供能，加快屋顶空气的自然对流，从而降低稳定温度。Rida等人利用该国一种火炉外壁作为热端，冷端暴露在空气中自然散热，利用炉壁高温与空气之间的温差发电，输出功率达到4.2W。

很多国家在渐渐意识到能源危机和环境问题时，纷纷将发展温差发电技术列入国家中长期能源开发计划中。如日本开展了一系列政府环境与能源计划，研究利用固体废物焚烧炉的废热发电，将透平机和温差发电机相结合，实现对不同规模垃圾焚烧热的最大利用。2003年11月，美国能源部宣布资助多个研究单位，重点支持高性能热电材料和温差发电应用技术方面的特色研究，特别是工业废热的利用。

我国国内的温差发电技术发展虽然尚未达到国外发达国家的地步，但近年来，国家政策政策在对于能源压力和环境问题上有极大的侧重，温差发电技术这项新兴绿色新能源也进入了我国研究人员的视线。20世纪80年代起，陈金灿等人已组建课题组，针对半导体温差发电器进行一系列的研究，并取得了相当的研究成果，如应用非平衡态热力学理论，并从热传导方程出发，分析傅里叶热流、焦耳热和汤姆逊效应等因素对半导体温差发电器性能的影响，从而导出了发电器的输出功率的一般表达式，并探讨最大输出功率所需的优化条件；该课题组还应用有限时间热力学理论分析半导体温差发电器的性能优化方法，为如何合理的选择发电器的负载电阻和优化半导体元件提供了一定的理论依据。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对现有装置体积过大，安装不便，维修困难的问题，本发明提供了一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：

一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置，主要包括烟气管道和温差发电装置，所述的温差发电装置表面设置有进气孔B，进气孔B上设置有导流板，温差发电装置最外层为冷空气管道，冷空气管道与烟气管道连接处设置有进气孔A，冷空气管道内侧为发电层，发电层内设置有温差发电器，温差发电器中间设置有隔热层，温差发电器包括加热端和冷却端，加热端与冷却端之间通过导流片和电阻相连接。

所述的温差发电器设置有8组，且采用串联连接。

所述的隔热层采用的材料为气凝胶毡。

所述的进气孔B和导流板设置在温差发电器上方，且数目和温差发电器数目对应。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中采用汽车行驶时排放的尾气作为热源，利用温差发电装置进行发电，汽车尾气将温差发电器的一端加热，另一端利用行驶过程中的自然风进行冷却，使温差发电器两端产生温差，从而进行发电，利用汽车排放的尾气进行发电，有效利用了汽车尾气的热能，将汽车尾气的余热转换为电能，有效节约了能源。

（2）本发明装置结构简单，主要包括烟气管道和温差发电装置，温差发电装置设置在烟气管道外侧，温差发电装置内部设置有温差发电器和冷却风管道，温差发电器的一端与烟气管道相连接，另一端与冷却风管道相连接，且两端之间设置有隔热层，本发明装置结构较少，体积小，便于安装与维修。

附图说明

图1为本发明利用车辆烟气余热的小型温差发电装置的构造示意图。

图2为本发明利用车辆烟气余热的小型温差发电装置中温差发电器的构造示意图。

其中，1、烟气管道；2、进气孔A；3、冷空气管道；4、隔热层；5、进气孔B；6、温差发电器；7、导流板；8、温差发电装置；9、冷却端；10、加热端；11、电阻；12、导流片。

具体实施方式

一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置，主要包括烟气管道1和温差发电装置8，所述的温差发电装置8表面设置有进气孔B5，进气孔B5上设置有导流板7，温差发电装置8最外层为冷空气管道3，冷空气管道3与烟气管道1连接处设置有进气孔A2，冷空气管道3内侧为发电层，发电层内设置有温差发电器6，温差发电器6中间设置有隔热层4，温差发电器6包括加热端10和冷却端9，加热端10与冷却端9之间通过导流片12和电阻11相连接。所述的温差发电器6设置有8组，且采用串联连接。所述的隔热层4采用的材料为气凝胶毡。所述的进气孔B5和导流板7设置在温差发电器6上方，且数目和温差发电器6数目对应。

Claims (4)

1.一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置，其特征在于：主要包括烟气管道（1）和温差发电装置（8），所述的温差发电装置（8）表面设置有进气孔B（5），进气孔B（5）上设置有导流板（7），温差发电装置（8）最外层为冷空气管道（3），冷空气管道（3）与烟气管道（1）连接处设置有进气孔A（2），冷空气管道（3）内侧为发电层，发电层内设置有温差发电器（6），温差发电器（6）中间设置有隔热层（4），温差发电器（6）包括加热端（10）和冷却端（9），加热端（10）与冷却端（9）之间通过导流片（12）和电阻（11）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置，其特征在于：所述的温差发电器（6）设置有8组，且采用串联连接。

3.根据权利要求1所述的一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置，其特征在于：所述的隔热层（4）采用的材料为气凝胶毡。

4.根据权利要求1所述的一种利用车辆烟气余热的小型温差发电装置，其特征在于：所述的进气孔B（5）和导流板（7）设置在温差发电器（6）上方，且数目和温差发电器（6）数目对应。