温差发电装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发电装置或设备技术领域，具体涉及到利用路面系统的昼夜温差进行发电的温差发电装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着社会发展、科技进步，汽车数量的急剧增长，使得化石能源的消耗也急剧增长，化石能源的日渐枯竭以及化石能源消耗带来的一系列问题越来越严峻，这就迫使人们积极寻找新能源。目前，太阳能、风能、水能、核能已经得到了较好的开发，除此之外，温差作为一种可利用的能源，相比于上述其他能源，属于比较微弱的能源，一般适合在温差较大的地方使用，在温差较小的地方，利用起来转化效率不高，且有一定的难度，常温下的大规模使用还处于待开发的状态。
[0003]温差发电是一种新型的发电方式，它是利用赛贝克效应将热能直接转换为电能，当两种不同的金属或半导体连接成一个闭合回路，将它们的接点放到两个温度不同的地方，就可以产生电能。
[0004]其最大缺点是能源利用率太低，温差发电效率目前一般都不高于百分之十四，其最大困难在于温差太小，能量密度太低。
[0005]而在道路系统中，路面的温度通常要高出空气及地下温度，夏季和冬季温差更大，这就可以为温差发电应用到路面系统中提供可能，且利用温差发电，带走路面的热量，可以很好地防止路面的各种病害。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的一个技术问题在与克服上述发电装置的不足，提供一种结构简单、设计合理、温差利用率高的温差发电装置。
[0007]本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种利用上述装置进行发电的方法。
[0008]解决上述技术问题所采用的技术方案是:在壳体内设置有温差发电片组，壳体外表面设置有转换开关、温度控制器、外部温度传感器，壳体内腔壁设置有内部温度传感器，壳体内腔设置有温度转换介质。
[0009]本发明的温差发电片组为:P型半导体和N型半导体用连接铜片交错串联连接，温差发电片组左端的P型半导体上安装有接线端a、右端的N型半导体上安装有接线端C，温差发电片组左端的N型半导体上安装有接线端b、右端的P型半导体上安装有接线端d。
[0010]本发明的P型半导体和N型半导体的总个数为奇数。
[0011]本发明的温度转换介质为固体石蜡和液体石蜡质量比1:1的混合物。
[0012]本发明的温度转换介质为正十八烷。
[0013]本发明的壳体为截面形状为矩形环或者圆环的封闭结构。
[0014]使用上述的温差发电装置发电的方法，包括以下步骤:
[0015]I)将温差发电装置放置到发电地点；
[0016]2)外部温度传感器检测到外部温度Tl、内部温度传感器检测到内部温度T2并传送给温度控制器，温度控制器对外部温度Tl和内部温度Τ2进行比较；
[0017]3)当外部温度Tl比内部温度Τ2高10°C以上时，温度控制器发送信号给转换开关，转换开关接接线端a和接线端C，采用第一种发电模式，通过导线将电能供给用电器；
[0018]4)当外部温度Tl比内部温度T2低10°C以上时，温度控制器发送信号给转换开关，转换开关接接线端b和接线端d，采用第二种发电模式，通过导线将电能供给用电器；
[0019]5)根据装置内部和外部温度变化重复步骤2)、3)、4)。
[0020]由于本发明采用外部温度传感器和内部温度传感器采集温度并传送给温度控制装置，当温度控制器检测到外部温度高于内部温度10°C以上时，转换开关接接线端a和接线端C，采用第一种发电模式，温差发电片组中产生的电流由P型半导体流向N型半导体，经导线输出到用电器。采用第一种发电模式时，壳体内腔内填充的温度转换介质的温度会升高，当内部温度高于外部温度10°C以上时，转换开关接接线端b和接线端d，采用第二种发电模式，温差发电片组中产生的电流由P型半导体流向N型半导体，经导线输出到用电器，转换过程不需要机械运动部件、附加的驱动和传动系统，无振动和噪声，在有较小温差存在的条件下就能将热能直接转化为电能，在能量转变过程中没有废水、废气等污染物排出，可应用于发电领域。
【附图说明】
[0021]图1是本发明的一个实施例的结构示意图。
[0022]图2是图1中温差发电片组5的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明进做一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
[0024]实施例1
[0025]在图1中，本发明温差发电装置由转换开关1、温度控制器2、外部温度传感器3、内部温度传感器4、温差发电片组5、温度转换介质6、壳体7连接构成。
[0026]本实施例的壳体7是横截面形状为矩形环的封闭结构，矩形环内安装有I组两端闭合的温差发电片组5，壳体7的外表面安装有转换开关I和温度控制器2，转换开关I和温度控制器2之间通过导线连接，转换开关I和温度控制器2均为市场销售产品。壳体7的外表面安装有外部温度传感器3，壳体7内腔壁上安装有内部温度传感器4，外部温度传感器3、内部温度传感器4通过导线与温度控制器2相连，壳体7内腔填充有温度转换介质6，温度转换介质6为固体石蜡和液体石蜡的混合物，固体石蜡与液体石蜡的质量比为1:1。外部温度传感器3检测路面温度传送给温度控制器2，内部温度传感器4检测内部温度转换介质6的温度传送给温度控制器2，温度控制器2根据接收到的温度数值控制转换开关I调整接线方式、切换发电模式。
[0027]在图2中，本实施例的温差发电片组5由P型半导体5-1、N型半导体5-2、连接铜片5-
3、接线端a、接线端b、接线端C、接线端d连接构成。温差发电片组5由P型半导体5-1和N型半导体5-2通过连接铜片5-3交错串联连接构成，温差发电片组5左端的P型半导体5-1上安装有接线端a、右端的N型半导体5-2上安装有接线端c，温差发电片组5左端的N型半导体5-2上安装有接线端b、右端的P型半导体5-1上安装有接线端d，P型半导体5-1和N型半导体5-2的总个数为奇数，才能实现两种不同的发电方式。
[0028]用上述装置发电的方法，包括以下步骤:
[0029]I)将温差发电装置放置到发电地点；
[0030]2)外部温度传感器3检测到外部温度Tl、内部温度传感器4检测到内部温度T2并传送给温度控制器2，温度控制器2对外部温度Tl和内部温度T2进行比较；
[0031]3)当外部温度Tl比内部温度T2高10°C以上时，温度控制器2发送信号给转换开关I，转换开关I接接线端a和接线端C，采用第一种发电模式，通过导线将电能供给用电器；
[0032]4)当外部温度Tl比内部温度T2低10°C以上时，温度控制器2发送信号给转换开关I，转换开关I接接线端b和接线端d，采用第二种发电模式，通过导线将电能供给用电器；
[0033]5)根据装置内部和外部温度变化，重复步骤2)、3)、4)。
[0034]实施例2
[0035]本实施例中，壳体7内填充有温度转换介质6，温度转换介质6为正十八烷，其它各零部件以及各零部件的连接关系与实施例1相同。
[0036]实施例3
[0037]在上述实施例1和实施例2中，本实施例中，壳体7是横截面形状为圆环形的封闭结构，圆环内安装有I组两端闭合的温差发电片组5，其它各零部件以及各零部件的连接关系与实施例1相同。
[0038]本发明的工作原理如下:
[0039]在温差随着时间变化大的地区，温差的变化在温差发电片组5中会产生电压和电流变化，当本装置的温度控制器2检测到外部温度高于内部温度10°C以上时，转换开关I接接线端a和接线端C，采用第一种发电模式，温差发电片组5中产生的电流由P型半导体流向N型半导体，经导线输出到用电器。采用第一种发电模式时，壳体7内腔内填充的温度转换介质6的温度会升高，当内部温度高于外部温度10°C以上时，转换开关I接接线端b和接线端d，采用第二种发电模式，温差发电片组5中产生的电流由P型半导体流向N型半导体，经导线输出到用电器。
【主权项】
1.一种温差发电装置，其特征在于:在壳体(7)内设置有温差发电片组(5)，壳体(7)夕卜表面设置有转换开关(I)、温度控制器(2)、外部温度传感器(3)，壳体(7)内腔壁设置有内部温度传感器(4)，壳体(7)内腔设置有温度转换介质(6)。2.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于所述的温差发电片组(5)为:P型半导体(5-1)和N型半导体(5-2)用连接铜片(5-3)交错串联连接，温差发电片组(5)左端的P型半导体(5-1)上安装有接线端(a)、右端的N型半导体(5-2)上安装有接线端(C)，温差发电片组(5)左端的N型半导体(5-2)上安装有接线端(b)、右端的P型半导体(5-1)上安装有接线端⑷。3.根据权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于:所述的P型半导体(5-1)和N型半导体(5-2)的总个数为奇数。4.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于:所述的温度转换介质(6)为固体石蜡和液体石蜡质量比1:1的混合物。5.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于:所述的温度转换介质(6)为正十八烷。6.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于:所述的壳体(7)为截面形状为矩形环或者圆环的封闭结构。7.—种使用权利要求1所述的温差发电装置发电的方法，包括以下步骤: 1)将温差发电装置放置到发电地点； 2)外部温度传感器(3)检测到外部温度Tl、内部温度传感器(4)检测到内部温度T2并传送给温度控制器(2)，温度控制器(2)对外部温度Tl和内部温度T2进行比较； 3)当外部温度Tl比内部温度T2高10°C以上时，温度控制器(2)发送信号给转换开关(I)，转换开关(I)接接线端(a)和接线端(C)，采用第一种发电模式，通过导线将电能供给用电器； 4)当外部温度Tl比内部温度T2低10°C以上时，温度控制器(2)发送信号给转换开关(I)，转换开关(I)接接线端(b)和接线端(d)，采用第二种发电模式，通过导线将电能供给用电器； 5)根据装置内部和外部温度变化重复步骤2)、3)、4)。
【专利摘要】一种温差发电装置，在壳体内设置有温差发电片组，壳体外表面设置有转换开关、温度控制器、外部温度传感器，壳体内腔壁设置有内部温度传感器，壳体内腔设置有温度转换介质，在电能转换过程不需要机械运动部件、附加的驱动和传动系统，无振动和噪声，在有较小温差存在的条件下就能将热能直接转化为电能，在能量转变过程中没有废水、废气等污染物排出，可应用于发电领域。
【IPC分类】H02N11/00
【公开号】CN105515445
【申请号】CN201510869397
【发明人】张久鹏, 方凯, 刘国强, 裴建中, 罗培峰, 刘焕娇
【申请人】长安大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月1日