[發(fā)明專利]一種面向氣熱環(huán)境的溫差發(fā)電模塊及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211558765.8
• 申請日: 2022-12-06
• 公開（公告）號: CN116015104A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李想;孫鵬;張寅;崔晨;張宗委;吳潔華;胡皓陽;談小建;賀軾;蔣俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所;浙江浙能鎮(zhèn)海燃?xì)鉄犭娪邢挢?zé)任公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 北京元周律知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 張瑩

本發(fā)明公開了一種面向氣熱環(huán)境的溫差發(fā)電模塊及裝置，屬于溫差發(fā)電領(lǐng)域，本模塊包括：冷端結(jié)構(gòu)，具有流道用以冷水流通；集熱結(jié)構(gòu)，所述集熱結(jié)構(gòu)包括集熱基底和多個(gè)相互平行設(shè)置在集熱基底上的集熱鰭片；及熱電器件，所述熱電器件位于所述冷端結(jié)構(gòu)和集熱基底之間并通過兩者溫差發(fā)電。本發(fā)明面向氣熱環(huán)境的溫差發(fā)電模塊，可將其直接置于氣熱環(huán)境中，通過高效采集熱能與冷卻水建立高溫差，通過熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)將低品味熱能轉(zhuǎn)換為高品位電能，避免對煙道等已有工程進(jìn)行改造，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，本發(fā)明所提供的面向氣熱環(huán)境的溫差發(fā)電裝置，可依據(jù)實(shí)際使用場景，優(yōu)化模塊結(jié)構(gòu)并進(jìn)行擴(kuò)展集成，適于工程化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及一種面向氣熱環(huán)境的溫差發(fā)電模塊及裝置，屬于溫差發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電廠、石化等行業(yè)中存在大量的氣熱環(huán)境，如電廠的煙道、化工廠的蒸餾塔氣熱環(huán)境等。這類氣熱環(huán)境溫度一般在150℃以下，屬于中低溫?zé)嵩矗疫@些場景均需要進(jìn)行降溫處理，以提升熱效率，因此廠區(qū)通常會(huì)有大型冷卻水系統(tǒng)。該場景下有穩(wěn)定的熱源和冷源，非常適合溫差發(fā)電技術(shù)。溫差發(fā)電技術(shù)是基于半導(dǎo)體熱電材料的塞貝克效應(yīng)，將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，在低品位余熱回收方面極具優(yōu)勢。

面向上述氣熱場景，現(xiàn)有的溫差發(fā)電裝置通常需對煙道進(jìn)行改造，以引出高溫?zé)煔饬鹘?jīng)發(fā)電裝置，將產(chǎn)生較高的工程造價(jià)，為此我們提出了一種面向氣熱環(huán)境的溫差發(fā)電模塊及裝置。

發(fā)明內(nèi)容

為解決當(dāng)前氣熱環(huán)境中發(fā)電裝置使用時(shí)工程造價(jià)大的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N面向氣熱環(huán)境的溫差發(fā)電模塊及裝置，本溫差發(fā)電模塊和裝置，可直接放置于電廠、石化等行業(yè)工藝流程中的大空間氣熱環(huán)境中，通過高效采集熱能與冷卻水建立高溫差，將熱能轉(zhuǎn)換為電能。

第一方面，本發(fā)明提供了一種面向氣熱環(huán)境的溫差發(fā)電模塊，應(yīng)用于氣熱環(huán)境中，包括：

冷端結(jié)構(gòu)，具有流道用以冷水流通；

集熱結(jié)構(gòu)，所述集熱結(jié)構(gòu)包括集熱基底和多個(gè)相互平行設(shè)置在集熱基底上的集熱鰭片；及

熱電器件，所述熱電器件位于所述冷端結(jié)構(gòu)和集熱基底之間并通過兩者溫差發(fā)電。

可選地，所述溫差發(fā)電模塊還包括柔性導(dǎo)熱層，所述柔性導(dǎo)熱層設(shè)置于所述集熱基底與冷端結(jié)構(gòu)的接觸面之間和/或所述熱電器件與冷端結(jié)構(gòu)的接觸面之間。

優(yōu)選地，所述柔性導(dǎo)熱層包括石墨紙、導(dǎo)熱硅脂、泡沫銅和硅脂墊中的一種或多種，以提升冷熱兩端與熱電器件的接觸致密性，減少系統(tǒng)接觸熱阻。

可選地，所述溫差發(fā)電模塊還包括包裹設(shè)置于所述冷端結(jié)構(gòu)和熱電器件外表面的封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)可有效避免高溫氣熱與器件側(cè)面及冷端進(jìn)行熱交換，達(dá)到隔熱效果，同時(shí)保護(hù)器件線路，避免煙氣對線路的腐蝕。

可選地，兩個(gè)所述集熱結(jié)構(gòu)對稱設(shè)置于一個(gè)所述冷端結(jié)構(gòu)的兩相對外側(cè)。

可選地，還包括用以將兩個(gè)所述集熱結(jié)構(gòu)的集熱基底緊固的緊固件，緊固件起機(jī)械固定及為器件施壓的作用，通過施加80MPa的壓力，進(jìn)一步提升器件與冷熱兩端的接觸致密性。

優(yōu)選地，所述緊固件包括螺柱和螺母。

可選地，所述集熱結(jié)構(gòu)材質(zhì)包括鋁、銅或不銹鋼。

優(yōu)選地，所述集熱鰭片的高度為10mm-100mm。

優(yōu)選地，所述集熱鰭片之間的間距為1mm-5mm。

優(yōu)選地，所述集熱基底厚度為3mm-20mm。

可以依據(jù)使用需求，調(diào)節(jié)鰭片高度、基底厚度及鰭片間距優(yōu)化壓降、傳熱效率及熱阻分配等，獲得最佳的換熱能力。

可選地，所述冷端結(jié)構(gòu)包括冷水板，板狀結(jié)構(gòu)上等間距設(shè)置鰭片，可有效減少體積，實(shí)現(xiàn)空間利用最大化，在有限空間內(nèi)可吸收更多的熱量，減少了氣熱環(huán)境中的熱量損失。