CN215733620U - 一种热光电-温差发电复合微型燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热光电‑温差发电复合微型燃料电池，包括壳体、进气系统、热光电系统、温差补偿发电系统、排气系统和控制器；本实用新型通过添加温差补偿发电系统，提高系统效率。温差补偿发电系统通过对热光电系统排出的废气进行充分利用，同时添加同流换热器，对最终废气进行能量回收，有效的提高系统效率。此外，巧妙设计进气口位置，同时添加同流换热器，使得空气能对温差补偿发电系统的冷端进行部分降温，不仅增大温差补偿发电系统冷端和热端温度差有利于温差补偿系统发电，同时提高了进入燃料电池空气的初始温度。本实用新型对废弃进行回收利用，提高了燃烧的能量利用率，从而提高了电池的能量密度使用。

Description

一种热光电-温差发电复合微型燃料电池

技术领域

本实用新型属于微型燃料电池技术领域，具体涉及一种热光电-温差发电复合微型燃料电池。

背景技术

随着科技的发展，便携式电子设备逐渐成为了时代的主流，在社会的方方面面都有着广泛的应用，如微型电脑，微型机器人等。而现代技术条件下，依靠传统电池作为微型设备的能量源存在能量密度低的问题，因此对微型化、能量密度高的供电设备的研究不断展开。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种热光电-温差发电复合微型燃料电池，通过添加温差补偿发电系统，提高系统效率。温差补偿发电系统通过对热光电系统排出的废气进行充分利用，同时添加同流换热器，对最终废气进行能量回收，有效的提高系统效率。此外，巧妙设计进气口位置，同时添加同流换热器，使得空气能对温差补偿发电系统的冷端进行部分降温，不仅增大温差补偿发电系统冷端和热端温度差有利于温差补偿系统发电，同时提高了进入燃料电池空气的初始温度。本实用新型对废弃进行回收利用，提高了燃烧的能量利用率，从而提高了电池的能量密度使用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种热光电-温差发电复合微型燃料电池，包括壳体、进气系统、热光电系统、温差补偿发电系统、排气系统和控制器；所述进气系统、热光电系统、温差补偿发电系统、排气系统和控制器分别安装在壳体内；所述热光电系统包括混合室、燃烧室、热辐射器和热光伏电池；所述混合室和燃烧室通过多孔喷嘴连通，所述热辐射器与热光伏电池从内到外依次将燃烧室包裹；壳体内还设有燃料进口，燃料进口与混合室连接；所述温差补偿发电系统包括多个温差发电片、导热硅脂和微热管阵列、铜片和散热器；所述温差发热片的一侧通过导热硅脂与燃烧室外壁连接，另一侧通过导热硅脂依次与铜片、微热管阵列和散热器连接；所述进气系统包括微型气泵、进气口和进气导管，微型气泵安装在进气口处，进气口设置在壳体上靠近温差补偿发电系统的一端，进气口通过进气导管与混合室连接；所述排气系统包括排气口和排气导管，排气口设置在壳体上靠近混合室的一端，排气口通过排气导管与燃烧室相连接；所述控制器分别与热光伏电池和温差发电片连接。

上述方案中，所述温差发热片包括多个P型半导体和N型半导体，多个P型半导体和N型半导体结交叉串联，进而获得更高的电压和功率。

上述方案中，所述进气导管经过温差补偿发电系统的一段设有第一同流换热器。

上述方案中，所述排气导管经过混合室的一段设有第二同流换热器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型热光电-温差补偿发电复合微型燃料电池，将热光电燃料电池产生的废气的热量用于温差补偿发电，对废气的热量进行了合理有效的利用，大大提高了能源的使用效率。运用了回热技术将温差补偿发电后的废气与混合室内气体换热，提高混合室内气体的初始温度，再次对废气的热量进行回收利用。同时将进气口靠近温差补偿发电端，因此采用空气对温差发热片进行散热，不仅增大温差发热片两端温度差，提高了发电效率，同时空气吸收了热量，使空气的初始温度升高。本实用新型对废弃进行回收利用，提高了燃烧的能量利用率，从而提高了电池的能量密度使用。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一实施方式的燃料电池整体结构示意图；

图2是本实用新型一实施方式的热光电系统示意图；

图3是本实用新型一实施方式的温差补偿发电系统示意图；

图4是本实用新型一实施方式的使用过程示意图。

图中：1、燃料进口；2、排气导管；3、混合室；4、第二同流换热器；5、多孔喷嘴；6、燃烧室；7、热辐射器8、热光伏电池；9、温差发电片；10、散热器；11、第一同流换热器、；12、导热硅脂；13、进气导管；14、铜片；15、微热管阵列。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、2、3所示，为本实用新型所述热光电-温差发电复合微型燃料电池的一种较佳实施方式，所述热光电-温差发电复合微型燃料电池，包括壳体、进气系统、热光电系统、温差补偿发电系统、排气系统和控制器；所述进气系统、热光电系统、温差补偿发电系统、排气系统和控制器分别安装在壳体内。

所述热光电系统包括混合室3、燃烧室6、热辐射器7和热光伏电池8；所述混合室3和燃烧室6通过多孔喷嘴5连通，所述热辐射器7与热光伏电池8从内到外依次将燃烧室6包裹；壳体内还设有燃料进口1，燃料进口1设有微型气泵、且燃料进口1与混合室3连接。

所述温差补偿发电系统包括多个温差发电片9、导热硅脂12和微热管阵列15、铜片14和散热器10；所述温差发热片9的一侧通过导热硅脂12与燃烧室6外壁连接，另一侧通过导热硅脂12依次与铜片14、微热管阵列15和散热器10连接。

所述进气系统包括微型气泵、进气口和进气导管13，微型气泵安装在进气口处，进气口设置在壳体上靠近温差补偿发电系统的一端，进气口通过进气导管13与混合室3连接。

所述排气系统包括排气口和排气导管2，排气口设置在壳体上靠近混合室3的一端，排气口通过排气导管2与燃烧室6相连接。

所述控制器分别与热光伏电池8和温差发电片9连接。根据本实施例，优选的，所述控制器包含基于MPPT算法的控制芯片和DC-DC变换器组成，可对发电系统产生的电能进行DC-DC变换为可直接为直流用电设备所使用的电能。

根据本实施例，优选的，所述温差发热片9包括多个P型半导体和N型半导体，多个P型半导体和N型半导体结交叉串联，进而获得更高的电压和功率。

根据本实施例，优选的，所述进气导管13经过温差补偿发电系统的一段设有第一同流换热器11。进气导管13经过温差补偿发电系统的一段由导热性良好的材料制成，利用空气对温差发电片进行散热。

根据本实施例，优选的，所述排气导管2经过混合室3的一段设有第二同流换热器4。排气导管2经过混合室3的一段由导热性良好的材料组成制成，利用废气与混合室内气体换热，对废气的热量进行回收利用。

根据本实施例，优选的，所述热辐射器7，通过热辐射器对燃烧室6内燃料因燃烧产生的能量转化为热辐射。

根据本实施例，优选的，所述热光伏电池8，将热辐射器7传递出来的热辐射用来发电。

根据本实施例，优选的，燃料电池工作时，微型气泵工作，将气体加压，通过进气导管13输送到混合室3。

如图4所示，本实用新型所述热光电-温差发电复合微型燃料电池工作流程图，燃料和空气分别从燃料进口1和进气导管13在混合室3中进行混合，混合气体通过多孔喷嘴5进入燃烧室6进行燃烧，燃烧产生的能量经由热辐射器7转化为可用辐射，再由热光伏电池8发电。燃烧排出的废气通过气体管道经过温差补偿发电系统，对温差发电片9的热端进行加热，使温差发电片9两端产生温度差，从而达到发电效果。温差发热片9冷端依次通过导热硅脂12与铜片14、微热管阵列15和散热器10连接，以此对温差发热片冷端进行散热。从温差补偿发电系统排出的废气通过气体导管流入第二回流换热器4与混合室3内的混合气体进行热交换，提高了混合气体的初始温度，再次对废气的热量进行回收利用，最后废气通过排气导管2排出。进气导管13内设有微型气泵，当电池工作时，微型气泵启动吸入空气。吸入的空气首先通过进气导管13流入第一回流换热器11，与散热器10进行热量交换，对温差发热片9进行散热，不仅增大温差发热片9两端温度差，提高了发电效率，同时空气吸收了热量，使空气的初始温度升高。控制器包括基于MPPT算法的控制芯片和DC-DC变换器，控制芯片控制DC-DC变换器可对热光电发电系统和温差补偿发电系统产生的电能进行DC-DC变换为可直接为直流用电设备所使用的电能。本实用新型对废弃进行回收利用，提高了燃烧的能量利用率，从而提高了电池的能量密度使用。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种热光电-温差发电复合微型燃料电池，其特征在于，包括壳体、进气系统、热光电系统、温差补偿发电系统、排气系统和控制器；所述进气系统、热光电系统、温差补偿发电系统、排气系统和控制器分别安装在壳体内；所述热光电系统包括混合室(3)、燃烧室(6)、热辐射器(7)和热光伏电池(8)；所述混合室(3)和燃烧室(6)通过多孔喷嘴(5)连通，所述热辐射器(7)与热光伏电池(8)从内到外依次将燃烧室(6)包裹；壳体内还设有燃料进口(1)，燃料进口(1)与混合室(3)连接；所述温差补偿发电系统包括多个温差发电片(9)、导热硅脂(12)和微热管阵列(15)、铜片(14)和散热器(10)；所述温差发电片(9)的一侧通过导热硅脂(12)与燃烧室(6)外壁连接，另一侧通过导热硅脂(12)依次与铜片(14)、微热管阵列(15)和散热器(10)连接；所述进气系统包括微型气泵、进气口和进气导管(13)，微型气泵安装在进气口处，进气口设置在壳体上靠近温差补偿发电系统的一端，进气口通过进气导管(13)与混合室(3)连接；所述排气系统包括排气口和排气导管(2)，排气口设置在壳体上靠近混合室(3)的一端，排气口通过排气导管(2)与燃烧室(6)相连接；所述控制器分别与热光伏电池(8)和温差发电片(9)连接。

2.根据权利要求1所述热光电-温差发电复合微型燃料电池，其特征在于，所述温差发电片(9)包括多个P型半导体和N型半导体，多个P型半导体和N型半导体结交叉串联。

3.根据权利要求1所述热光电-温差发电复合微型燃料电池，其特征在于，所述进气导管(13)经过温差补偿发电系统的一段设有第一同流换热器(11)。

4.根据权利要求1所述热光电-温差发电复合微型燃料电池，其特征在于，所述排气导管(2)经过混合室(3)的一段设有第二同流换热器(4)。

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