[發明專利]一種基于輻射制冷-溫室效應的溫差發電裝置

有效

• 申請號: 202011272766.7
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112421989B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 王存海;張禧龍;方悅;曾林;陳浩;龐月;楊伸爐;胡思宇
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;F25B23/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種基于輻射制冷?溫室效應的溫差發電裝置，屬于輻射制冷溫差發電技術領域。該裝置包括紅外透明風罩、冷端(8?13μm波段高發射率發射器)、溫差發電片、導熱鋁塊、熱端(導熱鋁翅片和大棚)及隔熱反射外殼，冷端、溫差發電片、導熱鋁塊和熱端依次相連，溫差發電片利用冷熱端的溫差輸出電能。本裝置有效解決了野外設備用電能耗大、不連續、存在污染等問題，具有全天發電、獨立供電、零能耗、使用壽命長等優點，可為不便集中供電的小型LED燈、野外照明設備、野外監控設備等供電，其設計思路契合國家節能減排和可持續發展的理念，具有廣闊應用前景。

技術領域

本發明涉及輻射制冷溫差發電技術領域，特別是指一種基于輻射制冷-溫室效應的溫差發電裝置。

背景技術

據統計，目前我國野外設備、偏遠地區的供電方式有鉛酸電池、220V移動電源和戶外光伏儲能式電源等，其中鉛酸電池能量占比低、制造過程容易污染環境；而移動電源容量大、攜帶方便，可用設備范圍廣，但是設備長期使用充電不方便、價格昂貴、損耗較大；戶外光伏儲能式電源無枯竭危險、安全可靠、不受資源分布地域的限制，但只能在白天發電，夜晚不能使用、成本較高。因此，急需發明一種使用范圍廣、獨立供電、能耗低、無排放的發電系統。

輻射制冷溫差發電技術，通過對發射器材料表面進行微納加工以調控其光譜輻射特性，使其在8-13μm大氣窗口波段范圍內發射率大幅增加并強化其與外太空之間的輻射換熱量，使得面對天空的表面溫度低于環境溫度并作為冷端，另一表面利用溫室效應使其溫度高于環境溫度并作為熱端，利用兩端存在的溫差進行發電。目前的輻射制冷溫差發電裝置，存在溫差小、電壓低等問題，通過對發射器進行設計加工，提高發射器的發射率，降低冷端溫度，再利用溫室效應提高熱端溫度，增大冷熱端溫差，從而提升發電電壓。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提出一種基于輻射制冷-溫室效應的溫差發電裝置。

該裝置包括紅外透明風罩、冷端、溫差發電片、導熱鋁塊、熱端及隔熱反射外殼，冷端、溫差發電片、導熱鋁塊和熱端依次相連，溫差發電片分別和冷熱端相連，利用塞貝克效應依靠溫差輸出電能，其中，冷端包括位于隔熱反射外殼內的發射器，熱端包括位于大棚內的導熱鋁翅片，熱反射外殼上部覆蓋紅外透明風罩。

紅外透明風罩由低密度聚乙烯制成。

冷端發射器采用輻射制冷材料制成，發射器下方為溫差發電片，二者通過導熱硅脂固定。

溫差發電片根據塞貝克效應制成，溫差發電片與輸出電極相連，通過電極輸出電流電壓，達到供電目的。

溫差發電片與導熱鋁塊通過導熱硅脂相接觸，導熱鋁塊下方為裝置熱端，熱端采用鋁盤，加裝導熱鋁翅片散熱器，使溫差發電片下端與熱端溫度趨近。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：

本發明具有結構簡單可拆卸、操作方便、運行連續穩定、壽命長、無間斷、零能耗的優點?？梢詮V泛應用于小型LED燈、野外監控等的供電，或在荒漠地帶作為小型的野外充電站。同時本發電裝置可與太陽能電池板、儲電裝置等配合使用，從而更加穩定、高效。

附圖說明

圖1為本發明基于輻射制冷-溫室效應的溫差發電裝置的結構爆炸圖；

圖2為本發明基于輻射制冷-溫室效應的溫差發電裝置的剖面圖；

圖3為本發明輻射制冷材料的孔洞剖面圖；

圖4為本發明裝置的溫差發電原理圖。

其中：1-紅外透明風罩，2-發射器，3-溫差發電片，4-導熱鋁塊，5-隔熱反射外殼，6-導熱鋁翅片，7-大棚，8-冷端，9-熱端。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。