[發明專利]具有離子液體的熱伏模塊和熱伏收集器以及具有離子液體的組合式熱伏/光伏模塊和熱伏/光伏收集器

在審

• 申請號: 201680071530.2
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN108369033A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: R·波默斯海姆
• 申請（專利權）人: 圖利波特有限公司
• 主分類號: F24S20/40
• 分類號: F24S20/40;H02S40/44;H01L35/24;H01L35/32
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 程猛

本發明涉及一種模塊，該模塊能集成在太陽能收集器中，并且所述模塊能夠將熱能直接轉化成電能。所述模塊基于特殊的離子液體的熱電效應，所述離子液體在通道中在電隔離且熱隔離的層的內部中流動。在所述通道的上側和下側上存在由導電和導熱的材料制成的電極，所述電極與在通道內部中的離子液體接觸。如果在所述通道的上側和下側之間存在溫差，則產生電壓，該電壓能夠在所述電極上獲取。所述通道具有例如幾微米直至幾毫米的橫截面。所述通道緊密地設置在模塊中并且不僅能夠串聯聯接而且可以并聯聯接。如果將這些模塊聯合成一個收集器，則同樣能夠將這些模塊相互串聯聯接或者并聯聯接。本發明不僅描述了單獨的模塊而且描述了模塊的布置結構、亦即用于直接從熱能獲得電能的收集器。不僅所述模塊而且所述收集器都能與現有的光伏模塊和光伏收集器組合。該設計也能夠直接集成到現有的光伏模塊和光伏收集器中，這導致能量輸出的提高。在特殊的情況下，也能夠由如在這里所描述的模塊制成用于電子器件的部件，例如傳感器或者類似物。在本發明中描述的設計能夠用于制造用于從熱能直接獲得電能的不同的收集器。在這里所描述的模塊或收集器可以是用于獲得能量的不同系統的部件。

本發明涉及一種模塊，該模塊能集成在太陽能收集器中，并且所述模塊能夠將熱能直接轉化成電能。所述模塊基于特殊的離子液體的熱電效應，所述離子液體在通道中在電隔離且熱隔離的層的內部中流動。在所述通道的上側和下側上存在由導電和導熱的材料制成的電極，所述電極與在通道內部中的離子液體接觸。如果在所述通道的上側和下側之間存在溫差，則產生電壓，該電壓能夠在所述電極上獲取。所述通道具有例如幾微米直至幾毫米的橫截面。所述通道緊密地設置在模塊中并且不僅能夠串聯聯接而且可以并聯聯接。如果將這些模塊聯合成一個收集器，則同樣能夠將這些模塊相互串聯聯接或者并聯聯接。按照本發明的結構也可以與光伏模塊組合或者直接集成到光伏模塊中，這導致能量輸出的提高。在特殊的情況下，也可以由這樣的模塊制成用于電子器件的部件，例如傳感器或者類似物。

熱電效應在大約200年前被約翰塞貝克發現，因此熱電效應也被稱為塞貝克效應。熱電效應引起電流并且當將兩個不同的電導體接觸并且加熱其中一個電導體時出現電流。

現在，商業上可獲得一系列使用熱電效應的模塊。這些模塊經常是所謂的熱電發生器(TEG)的組件并且經常使用半導體。這些模塊的以及進而當前可獲得的熱電發生器的較大的缺點是如下事實，即，所述模塊和熱電發生器要求在熱的一側和冷的一側之間存在相對高的溫差，以便得到顯著的能量輸出。此外，制造這種模塊和熱電發生器是非常耗費的，這導致相對高的價格。

多年以來已知的是，不僅金屬導體和半導體具有熱電效應，而且一些特殊的所謂的離子液體也具有熱電效應。離子液體基本上是熔點低于100℃的鹽熔體。為了避免將低溫與熔體一詞相聯系，鹽熔體通常被稱為離子液體。離子液體包括陽離子和陰離子，例如：

根據所選擇的陽離子/陰離子組合，離子液體的物理特性和化學特性是非常不同的。然而，所有離子液體根據定義均具有以下特性：

-離子液體僅由離子組成；

-離子液體低于100℃時是液態的；

-離子液體在其熱學的分解點之下不蒸發；

-離子液體不能燃燒；

-離子液體導電。

離子液體數十年以來是已知的。離子液體為了在電化學中用作液態電解質而發展。然而，研究的主題最初僅是氯化鋁基的對水和空氣敏感的熔體。隨著空氣穩定的并且水解不敏感的離子液體比如氟硼酸鹽熔體的發現才在1992年實現突破。自20世紀90年代末以來，也以不斷增長的變型范圍在商業上生產離子液體。