[實用新型]一種基于半導體溫差發電的尾氣余熱轉換裝置

有效

• 申請號: 201821551222.2
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN208723810U
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 胡林;易平;趙從菊;黃晶
• 申請（專利權）人: 湖南泰通能源管理股份有限公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;F01N5/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

本實用新型公開了一種基于半導體溫差發電的尾氣余熱轉換裝置，該裝置包括依次相連的穩壓模塊、溫差發電模塊和冷凝器；所述穩壓模塊和冷凝器均與所述溫差發電模塊相連；所述溫差發電模塊包括冷卻液管、熱電單元、尾氣延長管道及圓筒式集熱器，其中，所述尾氣延長管道與汽車尾氣管道相連，所述圓筒式集熱器嵌套在尾氣延長管道上，所述圓筒式集熱器內壁上沿徑向均勻設置有集熱片，且所述集熱片穿過尾氣延長管道壁；本裝置，利用圓筒式集熱器內均勻分布的集熱片充分吸收汽車尾氣管道釋放的熱量，所吸收的熱量通過熱電單元進行熱電轉換，將轉換的電能輸送至穩壓模塊，同時，利用冷卻液管道對圓筒式集熱器進行降溫處理，實現余熱轉換。

技術領域

本實用新型涉及半導體溫差發電技術領域，特別涉及一種基于半導體溫差發電的尾氣余熱轉換裝置。

背景技術

目前，能源緊張問題日益嚴重，汽車尾氣能量的回收利用也成為主要研究的問題之一。

相關研究表明，汽車燃料產生的能量中通過冷卻系統帶走的占30％，通過內燃機運轉摩擦損失的占5％，通過汽車尾氣帶走的熱量高占燃料熱值的30-45％，而殘余廢氣的溫度在700-900度左右。如果能夠充分回收利用這一廢熱能量，將有助于提高車輛的動力性能和燃油經濟性，更能夠節約石油資源，減少溫室氣體排放，帶來巨大的社會效益和經濟效益。

汽車尾氣溫差發電裝置具有體積小、無噪聲、無污染、工作可靠、使用壽命長等特點。在現有技術上，汽車尾氣溫差發電裝置一般采用平板式或多邊形式集熱器，冷卻方法采用水冷，安裝在三元催化器和消音器之間，存在占用空間大，質量重，布置困難，與發動機排氣兼容性差，發電效率低等問題；并且在不同工況下，裝置輸出的電壓/電流不穩定。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于半導體溫差發電的尾氣余熱轉換裝置，克服現有技術中汽車尾氣所排放的熱量轉換率不高的問題，通過采用圓筒式集熱器降低對排氣系統正常工作的影響，提高排氣系統的兼容性，充分吸收熱量，并對熱量進行轉換，提高能量轉換率。

一種基于半導體溫差發電的尾氣余熱轉換裝置，包括依次相連的穩壓模塊、溫差發電模塊和冷凝器；

所述穩壓模塊和冷凝器均與所述溫差發電模塊相連；

所述溫差發電模塊包括冷卻液管、熱電單元、尾氣延長管道及圓筒式集熱器，其中，所述尾氣延長管道與汽車尾氣管道相連，所述圓筒式集熱器嵌套在尾氣延長管道上，所述圓筒式集熱器內壁上沿徑向均勻設置有集熱片，且所述集熱片穿過尾氣延長管道壁；所述圓筒式集熱器的外壁與所述熱電單元相連，所述冷卻液管外設于所述熱電單元上，熱電單元之間進行串聯；

所述穩壓模塊與所述熱電單元相連，所述冷凝器設置于蒸汽回路和冷凝液回路之間，蒸汽回路和冷凝液回路分別與冷凝器上的冷卻液管路的兩個端口相連。

采用帶有多片集熱片的圓筒式集熱器與汽車尾氣管道排除的尾氣直接接觸，大大的提高了熱量的吸收效率。

進一步地，所述熱電單元包括P型半導體、N型半導體、熱端導流體以及冷端導流體，所述P型半導體與N型半導體均豎直設置在熱端導流體以及冷端導流體之間，且所述熱端導流體上設置有隔熱層，冷端導流體和隔熱層之間設置有空隙。

通過隔熱層的設置，進一步提升熱端導流體和冷端導流體之間的溫差，確保更多的熱能被轉換成電能；

空隙的設置可以讓自然風通過，產生了風冷，同冷凝器形成了水冷和風冷結合的形式，進一步提高了冷卻效果；

進一步地，所述隔熱層為硅化物隔熱棉。

硅化物隔熱棉使所述熱電模塊中熱端導流體熱量不散失，而冷端導流體能保持某一溫度 T0，進一步保證所述P型和N型半導體熱電材料兩端有足夠的溫差。

進一步地，所述冷凝器采用微槽群結構。