[發明專利]溫差交流發電裝置及其發電方法

無效

• 申請號: 201210418618.0
• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102983791A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 狄國慶;陳家洛
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術領域

本發明涉及溫差發電技術領域，特別是涉及一種利用磁溫差電效應的溫差交流發電裝置及其發電方法。

背景技術

隨著石油、煤、天然氣等不可再生能源的消耗及資源的枯竭和環境污染的加劇，人們希望通過對太陽能相關的新能源開發和對生產生活廢熱的回收利用等途徑來解決日益嚴重的能源危機和環境負擔。作為一個有效環境友好的發展方向，世界各發達國家正重視和推進溫差發電技術在民用領域的普及、開始關注溫差發電在廢余熱利用中的獨特價值，將發展溫差發電技術列為中長期能源開發計劃。溫差發電即由熱直接發電，是基于溫差電材料的Seebeck效應的一種綠色環保的發電技術，具有結構簡單、無運動部件、無噪聲、使用壽命長等特點。通過溫差電效應轉化的太陽能熱發電可以利用更寬的太陽光譜能、是太陽能利用效率更高的方法；也可以將地熱能、工業余廢熱、汽車尾氣、生活廢熱等低品位能源轉化成高品位的電能。因此，對包括低品位熱源的利用成為溫差發電技術研究開發的大方向。

原理上，溫差發電元件是將兩種不同熱電材料的一端相接、作為高溫結，兩材料的另一端都處于低溫狀態、是兩個低溫端，當高溫結所處的溫度高于低溫端的溫度時、兩個低溫端之間會出現一個電動勢（電壓）。這樣，溫差電材料就通過Seebeck效應、將從高溫端的熱能直接轉化成了電能。但由一個通常的溫差發電元件產生的電動勢很小、只有幾到幾百個微伏，而且是直流性質的，需要將成百上千個這樣的結串聯起來，構成一個所謂的溫差電堆（athermopile）才能得到足夠高的電壓、起到一個可以實用的溫差發電器的作用。比如，見專利WO/1980/001438(The?thermopile?is?foprmed?of?a?repetitive?series?ofthermocouples)。USA/PAT.NO.6,620,994（Thermoelectric?generators：Multiplethermoelectric?modules?may?be?used?in?series?and?parallel?to?achieve?the?desiredvoltage?and?current?outputs）。

具有這樣結構特點的傳統溫差發電器，也伴隨一個與生俱來的缺點，就是只要這成百上千個元件中的任何一個出故障斷開，發電器就不能正常工作、無法再向負載提供電流。相比較來說，交流電具有可以通過變壓器將低電壓轉換升高至器件工作電壓的優點。我們可以利用這個特點，原理上只需將大數量的元件并聯后接入變壓器的輸入端、從輸出端得到所需的電壓，即使其中某些元件出現故障，變壓器仍有輸出電壓。當然，由于各個元件的溫差電壓很小，實際使用中，可以先將少量的元件串聯、形成一個溫差電壓稍高的模塊，再將這些模塊并聯起來接入變壓器。但目前的已有技術都是采用在溫差電堆的輸出部分設置DC/AC逆變器、將直流電（壓）轉換為交流電（壓）的方法（參見發明專利CN200810124210.6和CN201020558370.4），不僅整個裝置相對復雜、而且需要額外消費掉一部分電力。

因此，針對上述技術問題，有必要提供一種溫差交流發電裝置及其發電方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種利用磁溫差電效應產生交流電的溫差交流發電裝置及其發電方法。

為了實現上述目的，本發明實施例提供的技術方案如下：

一種溫差交流發電裝置，所述溫差交流發電裝置包括用于產生可變磁場的磁場發生裝置、以及若干位于所述可變磁場中的角形結構溫差電元件，所述溫差電元件由具有溫差電效應的線狀或片狀磁性材料制成，角形結構的溫差電元件包括第一邊、第二邊以及第一邊和第二邊相接形成的角部，所述角部放置區域的溫度大于所述第一邊和第二邊的另一端部放置區域的溫度。

作為本發明的進一步改進，所述溫差電元件的第一邊和第二邊由同一種具有溫差電效應的磁性材料彎折成型、或由具有不同溫差電效應的磁性材料焊接成型，所述第一邊和第二邊的夾角為0~180°,所述角部為第一邊和第二邊的彎折部、或第一邊和第二邊的焊接部。

作為本發明的進一步改進，所述若干位于可變磁場中的角形結構溫差電元件為相互串聯或相互并聯、或串聯和并聯的組合。

作為本發明的進一步改進，所述若干溫差電元件順次串聯時連接成線圈狀，前一個溫差電元件的第二邊的端部和后一個溫差電元件的第一邊端部電性連接；所述若干溫差電元件并聯時，溫差電元件的第一邊端部相互電性連接，溫差電元件的第二邊端部相互電性連接。