便携式温差发电的制造方法
【专利摘要】本实用新型揭示了一种便携式温差发电机，包括便携式的支架及片状的热电模块，其中热电模块包含顺次叠设的吸热层、热电片及散热器，该吸热层和散热器之间及一片以上热电片之间填设有绝热层，该热电片具有电能输出极且在热电片两端面间存在温差的状态下发电输出。应用本实用新型的温差发电机，能够利用多种热源发电，扩大了适用范围，延长了工作时间，且由于产品本身体积小、重量轻，易于搬运和组装，能够根据实用需求自由配置发电容量，满足各种稳压功率输出及储能要求，安全可靠。
【专利说明】便携式温差发电机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种能源利用设备，尤其涉及一种便携、实用的通过空间温度差产生电能满足应用需求的便携式温差发电装置。
【背景技术】
[0002]野外及远海作业、科考、探险、救援等活动经常需要便携式电源供应，目前常用的便携式电源如蓄电池、柴油发电机或折叠光伏板等在使用上有一定的局限性。比如，蓄电池只有一定的容量，供电不能持续。柴油发电机重量大，体积大，携带不便，最主要的需要消耗化石燃料，而该燃料对于野外及远海的机械动力供应更是极其宝贵。折叠式光伏板虽然不用消耗燃料，但是功率密度较小，体积和重量仍较大，最主要的是无法在夜间使用。
[0003]温差发电是一种利用热电材料中微观粒子(电子或空穴)的迁移，将温差产生的热流直接转变为电能的新技术。温差发电是完全绿色的新一代发电技术:设备制造过程无污染、低耗能；工作中零排放、无水耗。此外温差发电是一种固态发电技术，发电过程不含气、液循环工质，而且没有移动部件，因此，可被制成任意大小和形状，灵活应用于各种需要场
口 ο
【发明内容】
[0004]鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提出一种便携式温差发电机，解决野外生活、生产等各种需要场合下能源灵活应用的问题。
[0005]本实用新型的上述目的，将通过以下技术方案得以实现:一种便携式温差发电机，其特征在于包括便携式的支架及片状的热电模块，所述热电模块包含顺次叠设的吸热层、热电片及散热器，所述吸热层和散热器之间及一片以上热电片之间填设有绝热层，所述热电片具有电极输出电能且在热电片两端面间存在温差的状态下输出发电。
[0006]进一步地，所述吸热层为包含有铜、铝或高导热陶瓷材料的片层结构，且吸热层表面附带设有吸光涂层、用于减反射的透光层。
[0007]更进一步地，所述吸光涂层为包括透光层、吸收层和热输出层共三层结构的薄膜，其中所述吸收层为黑色吸光漆、钴镍铬的氧化物或金属复合陶瓷；所述吸收层背面的热输出层为ZnO、SnO2或ITO的红外发射膜；所述吸光层表面的透光层为MgF2、A1203、SiO2, SiO、Si3N4、AlN的单层减反膜或多层减反膜系。
[0008]进一步地，所述散热器至少为铜铝翅片结构的被动散热器或水冷散热器。
[0009]进一步地，所述绝热层为石棉、玻璃纤维、绝热陶瓷或铝箔/玻璃纤维多层复合材料之一。
[0010]进一步地，所述支架具有高度可调的支脚，热电模块在支架上相对地面的倾角可调。
[0011]进一步地，所述便携式温差发电机设有外接设有锂电池、DC/DC稳压器、USB应用接口或LED照明中一种或多种组合的外设。[0012]进一步地，所述热电模块装接于支架上且使吸热层向阳。
[0013]进一步地，所述热电模块装接于支架上且吸热层向下与地面热源相对。
[0014]进一步地，所述支架闲置，且热电模块的吸热层与地面热源直接覆盖，或者所述吸热层涂设导热硅脂并与地面热源直接覆盖。
[0015]本实用新型温差发电便携装置的技术方案得以实施，较之于以往技术的突出效果为:能够利用多种热源发电，扩大了适用范围，延长了工作时间，且由于产品本身体积小、重量轻，易于搬运和组装，能够根据实用需求自由配置发电容量，满足各种稳压功率输出及储能要求，安全可靠。
[0016]以下便结合实施例附图，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型便携式温差发电机的热电模块剖面结构示意图。
[0018]图2是本实用新型一种实施例的应用结构示意图。
[0019]图3是本实用新型另一种实施例的应用结构示意图。
[0020]图4是本实用新型又一种实施例的应用结构示意图。
[0021]图5是本实用新型温差发电机的电气系统示意图。
[0022]图6是本实用新型温差发电机的测试结果IV图。
【具体实施方式】
[0023]便携式温差发电装置可以使用当地的太阳能热，篝火热，甚至地热等资源发电，不存在地理和时间问题，使用范围广，可靠性高。与高密度集成工艺(LSI)制造的高功率密度热电片集成的温差发电机，体积小，功率密度大，在便携式电源方面具有得天独厚的优势。
[0024]目前温差发电机很少使用在便携式电源领域，单机功率一般在10_6?IOW量级，使用范围有限，本实用新型提出的便携式温差发电机，既可以使用燃料和篝火等人造热源发电，也可以使用太阳能和地热能等自然热源发电。同时集成有储能和稳压装置，可以为用电设备提供持续和稳定的电力供应，功率在100W以上，完全可满足一般的野外用电设备需求。
[0025]本实用新型创新提出的一种便携式温差发电机，其主要结构组成如图1和图2所示包括便携式的支架I及片状的热电模块2。而热电模块是温差发电装置的核心部件，常见形式是方片状，厚度为毫米量级，分冷热两个端面，存在温差，便可对外供电。其包含顺次叠设的吸热层21、热电片22及散热器23，该吸热层21和散热器23之间及一片以上热电片22之间填设有绝热层24，热电片具有电能输出极(图示)且在热电片两端面间存在温差的状态下发电输出。
[0026]从进一步细化的方案，如图1所示可见，该吸热层21为由铜、铝或高导热陶瓷材料制成的片层结构，且吸热层表面设有吸光涂层。该吸光涂层为包括透光层、吸收层和热输出层三层结构的薄膜，其中吸收层为黑色吸光漆、钴镍铬的氧化物(如黑钴、黑镍和黑铬等)或金属复合陶瓷(如W-A1N，Mo-Al2O3等);吸收层背面的热输出层为Zn0、Sn02或ITO的红外发射膜；吸光层表面的减反射层为MgF2、Al203、Si02、Si0、Si3N4、AlN的单层减反膜或多层减反月旲系O
[0027]该散热器23至少为铜铝翅片结构的被动散热器或水冷散热器。即散热器使用铝或铜制作成散热翅片，而水冷散热器的水冷源可以使用当地的水源资源。
[0028]该绝热层为石棉、玻璃纤维、绝热陶瓷或铝箔/玻璃纤维多层复合材料中的一种。
[0029]该支架主要用于野外固定温差发电机的热电模块，其具有高度可调的支脚，且根据应用方式的不同热电模块在支架上相对地面的倾角可调。
[0030]此外，该便携式温差发电机设有外接设有锂电池、DC/DC稳压器、USB应用接口或LED照明(夜间使用)中一种或多种组合的外设(如图5所示)。根据用电设备的需要进行合适的串并联输出电能(也可以通过外置DC/DC稳压设备调整电源输出)。系统的直流电压根据需要可以在12V到IlOV之间调整。
[0031]实施例一，如图2所示，本实施例中热电模块装接于支架上且吸热层朝上设置，吸光涂层吸收太阳能转换为热能，再通过温差发电的热电模块转换为电能，提供应用所需。在使用过程中可以根据太阳位置手动或自动调节热电模块向阳的角度。
[0032]实施例二，如图3所示，本实施例中热电模块装接于支架上且吸热层向下与地面热源相对。这里，热电模块相对地面热源呈悬空状态，而所谓地面热源指的是通过篝火、燃料等燃烧的火焰温度加热，再通过温差发电的热电模块转换为电能，提供应用所需。
[0033]实施例三，如图4所示在有地热资源的地区，可以将支架闲置，并将热电模块的吸热层与地面热源直接覆盖，或者也可以在吸热层与地面热源的间隙涂设导热硅脂，增加热传导效率。
[0034]除上述实施例外，本实用新型根据应用场景和需求的不同，还可以有其它多样化的实施方式。为证明其切实有效，以下透过一组简单的测试来进一步了解，测试对照组如下表所不:
【权利要求】
1.便携式温差发电机，其特征在于包括便携式的支架及片状的热电模块，所述热电模块包含顺次叠设的吸热层、热电片及散热器，所述吸热层和散热器之间及一片以上热电片之间填设有绝热层，所述热电片具有电能输出极且在热电片两端面间存在温差的状态下发电输出。
2.根据权利要求1所述便携式温差发电机，其特征在于:所述吸热层为铜、铝或高导热陶瓷材料的片层结构，且吸热层表面设有吸光涂层。
3.根据权利要求2所述便携式温差发电机，其特征在于:所述吸光涂层为包括透光层、吸收层和热输出层三层结构的薄膜，其中所述吸收层为黑色吸光漆、钴镍铬的氧化物或金属复合陶瓷；所述吸收层背面的热输出层为ZnO、SnO2或ITO的红外发射膜；所述吸光层表面的减反射层为厘8匕31203、3102、310、3^43故的单层减反膜或多层减反膜系。
4.根据权利要求1所述便携式温差发电机，其特征在于:所述散热器至少为铜铝翅片结构的被动散热器或水冷散热器。
5.根据权利要求1所述便携式温差发电机，其特征在于:所述绝热层为石棉、玻璃纤维、绝热陶瓷或铝箔/玻璃 纤维多层复合材料之一。
6.根据权利要求1所述便携式温差发电机，其特征在于:所述支架具有高度可调的支脚，热电模块在支架上相对地面的倾角可调。
7.根据权利要求1所述便携式温差发电机，其特征在于:所述便携式温差发电机设有外接设有锂电池、DC/DC稳压器、USB应用接口或LED照明中一种或多种组合的外设。
8.根据权利要求1所述便携式温差发电机，其特征在于:所述热电模块装接于支架上且吸热层向阳。
9.根据权利要求1所述便携式温差发电机，其特征在于:所述热电模块装接于支架上且吸热层向下与地面热源相对。
10.根据权利要求1所述便携式温差发电机，其特征在于:所述支架闲置，且热电模块的吸热层与地面热源直接覆盖，或者所述吸热层涂设导热硅脂并与地面热源直接覆盖。
【文档编号】H02N11/00GK203504454SQ201320433708
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】金安君 申请人:金安君