面由各个段和片的表面的各自部分的第一聚集体限定，其外表面由各个段和片的表面的各自部分的第二聚集体限定。
[0034]在另一个优选的实施方式中，所述热电元件还包括:
[0035]一种导电电极材料，其置于所述中空结构的内表面的至少一部分上；以及
[0036]一种导电电极材料，其置于所述中空结构的外表面的至少一部分上。
[0037]在另一个优选的实施方式中，位于所述中空结构的内表面上的导电电极材料是热端和冷端中的一个，而位于所述中空结构的外表面上的导电电极材料是热端和冷端中的另一个。
【附图说明】
[0038]图1是根据本发明的一个实施方式的带电极(含中间层)的各种形状元件的侧视图，其中，外周是热端，内周是冷端。
[0039]图2是根据本发明的一个实施方式的带电极(含中间层)的热电元件的侧视图，其中，内周是热端，外周是冷端。
[0040]图3是根据本发明的一个实施方式的放电等离子烧结用模具内部的侧视图。
[0041]图4是根据本发明的一个实施方式的组装的六角中空结构模块的侧视图。
【具体实施方式】
[0042]本发明提供了制备异形(无规则)热电元件的方法和集成组装这些异形元件成为热电器件(模块)的方法。所述热电器件包括η和P型元件(异形η-和P-型元件是指那些不具有通常长方形截面形状的柱形结构的元件；例如图1、2和4所示的中空多面体结构元件，或者，由多部件组装的中空多面体结构元件)、热端和冷端电极、材料和电极之间的中间层、提高热电发电器耐久性的涂层。
[0043]根据本发明，所述异形(无规则)热电元件可以采用以下几种方法制备:
[0044].方法A—直接从模具或者模型制备一个中空结构，然后将它精修成准确的尺寸(即，设计一个可以在烧结过程中直接制备异形元件的模具，或者，设计一个可以直接压制或者浇铸成型的模具，然后通过烧结固化);
[0045].方法B —从一个实心的块制备一个中空结构，然后切割成一个中空结构；
[0046].方法C 一通过组装多个部件形成预定尺寸和结构的中空结构。
[0047]在本发明中，采用喷涂和烧结技术可以在元件的内表面和外表面制备电极和中间层，内外表面都可以选作热端，电极和中间层的制备工艺取决于器件的设计。中空元件的制备可以是直接的烧结、铸造和压制或者从一个实心的模块上切割。
[0048]制备异形热电元件的方法A:
[0049]?将热端薄电极片放在模具内的外边缘(模具是为异形产品特别设计的)；
[0050]?将薄的中间层薄片放在电极层表面，以分开电极层和热电粉末材料(如图3所示)；
[0051]?将热电材料粉末放入模具中，填满剩余的空间(参看图3)；
[0052].热电材料的厚度=2x L3
[0053]?中间层的厚度=L2_L3
[0054]?电极层的厚度=L1_L2
[0055]?中间层和电极层的总厚度=L1_L3
[0056].热电材料的厚度对中间层和电极层的总厚度的比例应该大于2 ；
[0057]?填充热电粉末的模具高度至少比最终元件的厚度厚30% (元件的厚度是热端和冷端之间的距离);
[0058]?将模具置于热压设备或者放电等离子烧结设备(SPS)；
[0059]?给模具加压，压力范围是30_60MPa ；
[0060]?给模具升温，温度范围为350至1300°C ；
[0061]?在最高温度保温15_90min ；
[0062]?将热电粉末烧结形成一个所需形状的块体；
[0063]?从模具中除去异形块体；
[0064]?加工所得块体的内表面以获得所需尺寸的元件；
[0065]籲加工的方法可以是:(a)线切割；(b)激光切割；(C)等离子切割；和(d)内圆切割等其它加工手段；
[0066]?电镀内表面以形成冷端电极。
[0067]在本发明中，热端的电极材料必须具备以下属性:(a)非常高的电导率和热导率；(b)与热电材料的CTE (热膨胀系数)尽可能地匹配；(c)使用条件下稳定。所述电极材料以及可能的焊剂材料可以选自以下金属或者它们的合金:Ni，Cr, Mo, W，Cu, Si, Au, Pt, Zn, C，Ag, Al, Ta, Nb, Ti, Bi, Sn, Sb, Te等。对于氧化物热电元件,焊剂材料可以包含氧化物材料,例如CaMnO3固溶体、Ca3Co4O9固溶体、ZnO固溶体。
[0068]在本发明中，中间层材料必须具备以下属性:(a)非常高的电导率；(b)与热电材料和电极材料的CTE尽可能地匹配；(c)增加热电材料和电极材料的结合强度。所述中间层材料可以选自以下的金属或者它们的合金:Mo, Ti, Al, Si, Pt, Zn, C，Ag, Al, Ta, Nb, Ti等。
[0069]本发明涉及的材料可以是任何热电材料,例如締化秘、方钴矿、half-Heusler,笼状化合物(clathrates)，津特尔(zintle)化合物，氧化物等。
[0070]本发明的设计提供了一个在热端和冷端的对流式热交换。这种对流式设计保证了模块上的介于热端和冷端之间的稳定温差，从而更好地利用热能，提高发电系统的性能。
[0071]制备异形热电元件的方法C:
[0072]?使用截面为圆形或者方形或者长方形的模具；
[0073]?将电极薄片、中间层薄片和热电粉末按次序放入模具；
[0074]?将石墨模具放入热压或者放电等离子设备(SPS)中；
[0075]?对模具施压，压力为30_60MPa ;
[0076]?加热模具，最高温度为350到1300°C ；
[0077]?最高温度下维持15_90min ；
[0078]?将电极/中间层/热电材料粉末三者一起烧结形成一个密实的块体；
[0079]?将烧结好致密的块体从模具中取出；
[0080]?切割块体成预设的部件(参看图1中的a);
[0081]?组装或者集成这些部件以形成所需的元件(参看图1)。
[0082]在本发明中，电极可以分布在异形元件的外表面或者内表面。
[0083].热端电极可以分布在异形元件的外表面，冷端电极可以分布在异形元件的内表面(参看图1);
[0084].冷端电极可以分布在异形元件的外表面，热端电极可以分布在元件的内表面，这取决于系统的设计(参看图2)。
[0085]热电元件的结合和组装的方法不限于本文中列举的例子，其构想可以延伸到其它的元件形状和其它的元件集成结合方法。
[0086]因此，本发明也涉及制备异形的热电器件和其它形状的元件或者结合的方法。
[0087]本发明的主要优点在于:
[0088]籲异形热电元件和器件(模块)可以很好适应不规则形状的热源；
[0089]?异形热电兀件与热源有最闻的接触面积，从而可以有最闻的能量转换效率；
[0090].多边形的热电元件或者模块可以与热源有最高的接触面积；
[0091].元件或者模块的外圈作为热端可以与热源有最高的接触面积；
[0092]?与平板状模块相比，同轴式热电模块结构有最高的功率输出和转换效率，因为对流式设计提供了介于热端和冷端之间稳定的温度梯度；
[0093]?同轴结构的热端模块非常适合废热的回收利用；
[0094]?直接制备异形热电元件的方法A工艺简单、快速和成本低廉，可与方法B相媲美;
[0095]?多部件组装的方法C可以制备各种形状的中空结构，从而适应那些拥有不规则表面的热源，该方法工艺简单可控、可靠、低成本，制备的异形元件尺寸精确，表面质量好。
[0096]实施例
[0097]下面联系具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
[0098