[發明專利]一種高效熱電轉換器件

在審

• 申請號: 201410412929.5
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104157779A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 李春濤;李申;范小斌;申峰
• 申請（專利權）人: 海安縣申菱電器制造有限公司
• 主分類號: H01L35/20
• 分類號: H01L35/20
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

技術領域

本發明涉及一種熱電轉換器件。

背景技術

熱電效應是在給物質加熱時，可以感應出電流來，電流強度隨著熱量的增加而增加的現象。在加熱時能感應出電流的物質叫熱電效應材料，也叫熱電轉換材料。用金屬材料作兩極，中間用熱電轉換材料將兩金屬材料連接起來，制作而成熱電轉換器件。

熱電轉換器件是單向導熱結構，是先把一個金屬電極加熱，然后再由加熱的金屬通過熱電轉換材料把熱量傳導給另一個金屬電極。由于單向導熱結構，使微小的熱粒子向電子轉化產生了連續循環的電流。由于單向導電結構，對熱電池中的熱電流起到了正向促進，反向阻止的作用。

熱電轉換器件可利用太陽能、熱電廠的余熱、地熱等熱能轉換為電能，其轉換效率主要取決于熱電轉換材料以及兩極金屬材料的性能。另外，轉換效率也與兩金屬電極和熱電轉換材料的接觸面積有關，所以在兩個金屬電極與熱電轉換材料的接觸面上設置面積擴大裝置，主要設置在內電極上，從而擴大接觸面積，使熱電轉換達到最佳效果。必要時，熱電轉換器件還可以并聯或者串聯使用，如把若干組熱電池重疊在一起，使熱量得到更充分的轉換效果。

但是，現有技術種熱電轉換器件的轉換率較低，很難實際應用于工業生產中。因此尋找更合適的熱電轉換材料和兩極的金屬材料，提高熱電轉換器件的轉換率，是本領域亟需解決的問題。

發明內容

本發明為了解決現有技術中熱電轉換技術轉換率低，實際應用效果差的問題，提供了一種熱電轉換效率高的熱電轉換器件。

本發明的熱電轉換器件，包括內電極、外電極、以及二者之間設置的熱電轉換材料，其中內電極為纏繞在絕緣管上的金屬線，外電極為金屬線，其中，

熱電轉換材料為Ce(Fe_xZr_yPb_z)₁₃，

其中：x的范圍為0.70～0.95；y的范圍為0.05～1-x；z的范圍為0.005～0.5。

熱電轉換材料優選為CeFe₁₁Zr_1.5Pb_0.5，CeFe_11.5Zr_1.5Pb_0.5，CeFe_10.8Zr_1.7Pb_0.3，CeFe_11.5Zr_1.2Pb_0.3。

優選地，內電極和外電極為鐵或銅。

經過實驗測試，本發明的熱電轉換器件與現有技術中已知的熱電轉換材料，例如黃鐵礦制成的器件相比，熱電轉換效率明顯提高，在20～50℃之間提高12～18％，在50～100℃之間提高22～32％。本發明人驚喜的發現，采用Ce(Fe_xZr_yPb_z)₁₃制成的熱電轉換器件的轉換效率相比本發明人在前的另一個發明以La為主要構成熱電轉換材料的熱電轉換器件還要高出2～3％。

附圖說明

圖1為本發明的熱電轉化器件的結構示意圖。

圖2為圖1的橫剖剖視圖。

圖3為圖1的縱剖剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明，但應該理解，實施例僅用于說明本發明的技術方案，不用于限制其保護范圍。

本發明的熱電轉換器件，包括內電極1、外電極2、以及二者之間設置的熱電轉換材料3。在一個實施例中，其中內電極1為纏繞在絕緣管上的金屬線，外電極2為金屬線，如圖1。內電極和外電極還可以是其它形式。

圖1所示熱電轉換器件的制造方法是：一個纏繞在絕緣管上的金屬線作為發射極1，金屬線外加熱電轉換材料3，熱電轉換材料外再纏繞金屬線作為加熱極2，構成一個小單體熱電轉換器件。熱電轉換材料的加工過程同實施例1。用連接線將若干個小單體熱電轉換器件連接起來，組成高電壓熱電轉換器件。

本發明的內電極也稱為發射極，其接收來自熱電轉換材料的電子。外電極也稱為加熱極，其溫度變化后，向熱電轉換材料輸送電子，從而將熱電轉換材料加熱。由于單向導電結構，熱電器件中的熱電流起到正向促進、反向阻止的作用。

其中，內電極1、外電極2為金屬材料。優選為鐵或銅，也可以是鋁或銀。例如內電極1選金屬鐵，外電極2選金屬銅。