[實(shí)用新型]一種耦合多種散熱方式的柔性有機(jī)熱電發(fā)電設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202320495428.2
• 申請(qǐng)日: 2023-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN219420617U
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任帥帥;王定;晏君豪;申利梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N11/00
• 分類號(hào): H02N11/00;H10N10/856;H10N10/13
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孔娜

本實(shí)用新型屬于柔性有機(jī)熱電發(fā)電器件領(lǐng)域，其公開了一種耦合多種散熱方式的柔性有機(jī)熱電發(fā)電設(shè)備，設(shè)備包括熱電發(fā)電模塊、散熱模塊、儲(chǔ)熱模塊及電路模塊，熱電發(fā)電模塊設(shè)置在儲(chǔ)熱模塊上，散熱模塊分別連接于電路模塊及儲(chǔ)熱模塊，電路模塊分別連接于熱電發(fā)電模塊及儲(chǔ)熱模塊；儲(chǔ)熱模塊包括導(dǎo)熱絕緣層及絕熱層，絕熱層設(shè)置在導(dǎo)熱絕緣層上；熱電發(fā)電模塊包括熱電偶陣列；電路模塊包括設(shè)置在熱電偶陣列中的熱電偶頂部的銅片；散熱模塊包括多個(gè)輻射散熱薄膜及多個(gè)翅片，輻射散熱薄膜覆蓋熱電偶頂端的銅片以構(gòu)成輻射散熱區(qū)域；多個(gè)翅片間隔設(shè)置在絕緣層上以構(gòu)成翅片散熱區(qū)域。本實(shí)用新型耦合了翅片散熱和輻射散熱兩種散熱方式，能夠有效增加冷熱端溫差。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于柔性有機(jī)熱電發(fā)電器件領(lǐng)域，更具體地，涉及一種耦合多種散熱方式的柔性極有熱電發(fā)電設(shè)備。

背景技術(shù)

近幾十年來，隨著化石能源的日漸枯竭以及環(huán)境的日益惡化，熱電器件因其在解決全球變暖問題、緩解能源危機(jī)方面的潛力而受到廣泛關(guān)注。根據(jù)Seebeck原理，熱電發(fā)電器件可以將低品質(zhì)熱能轉(zhuǎn)化為電能，并且具有無運(yùn)動(dòng)部件、無噪聲、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。熱電技術(shù)在工業(yè)廢熱、太陽能、地表熱量、汽車尾氣熱量等眾多領(lǐng)域具有非常廣闊的前景，對(duì)全球的能量高效利用具有重要意義。而且熱電發(fā)電器件在工業(yè)傳感器、電子皮膚供電等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。但是傳統(tǒng)無機(jī)熱電材料具有優(yōu)異的熱電性能，但不具備柔性功能；而有機(jī)熱電材料雖具有良好的柔性和彎曲性能，但熱電性能極低。近年來，如何提高有機(jī)熱電發(fā)電器件的熱電轉(zhuǎn)換效率成為本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)；除優(yōu)化熱電材料本身的熱電性能以外，提高器件冷熱兩端的溫度差也成為了提高熱電發(fā)電器件一個(gè)重要方向。有文獻(xiàn)(NatureEnergy，2016年，1卷，11期，1～8頁)報(bào)道，通過將太陽光匯聚在熱端以獲得更大熱端溫度的同時(shí)，利用散熱片將冷端的熱量散走，進(jìn)而產(chǎn)生巨大的溫差。文獻(xiàn)(ACS?AppliedMaterialsInterfaces，2017年，9卷，50期，43583～43595頁)報(bào)道了，其通過循環(huán)水將光熱電器件冷端熱量帶走，從而產(chǎn)生更大溫差的集成系統(tǒng)。

文獻(xiàn)(npjFlexible?Electronics，2021年，5卷，1期，1～12頁)報(bào)道了，通過風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流將熱電器件冷端熱量帶走的裝置。然而，這些報(bào)道都是基于剛性或較為大型的輔助裝置來提高熱電器件的溫差，不具有柔性和便攜性，在熱源有形變的場景以及彎曲熱源的場景下具有較大的應(yīng)用限制性，而且這些輔助裝置本身的運(yùn)行會(huì)消耗額外的能源。專利(CN202111661356，一種p/n型熱電薄膜及其制備方法、可穿戴熱電發(fā)電機(jī)、應(yīng)用)報(bào)道了，將特定材料形成的P/N交替熱電薄膜彎曲成上下起伏的波浪結(jié)構(gòu)，固定在柔性光熱基底上，得到了可穿戴熱電發(fā)電機(jī)，解決了最大熱阻和熱流方向不匹配的問題，使在相同溫度下有更大的溫差。專利(CN202210951153，一種柔性光熱電器件及其制備方法)報(bào)道了，通過將光熱膜層設(shè)置在底端，提升輻射散熱層的柔性和便捷性，增強(qiáng)器件熱端的集熱性能和冷端的降溫性能，使光熱電器件兩端產(chǎn)生更大溫差，克服了傳統(tǒng)光熱電器件對(duì)于笨重的輔助冷卻裝置的依賴。但這些器件大多都采用的是無機(jī)熱電材料，整體力學(xué)性能較差；或者未采用輻射散熱的方式，散熱裝置大且有功耗。因此，如何得到一種性能優(yōu)異的柔性熱電發(fā)電器件，滿足一些特定場景的實(shí)際應(yīng)用需求，已經(jīng)成為本領(lǐng)域亟需解決的問題之一。

為解決該問題，目前主要采取采用柔性材料對(duì)無機(jī)熱電材料顆粒進(jìn)行分散實(shí)現(xiàn)柔性熱電臂，用被散熱薄膜覆蓋的柔性基板作為冷端，取得了較好的發(fā)電性能。但無機(jī)熱電材料價(jià)格昂貴該方法導(dǎo)致其性能下降，且輻射散熱薄膜散熱效果有限，整片輻射散熱薄膜更是在一定程度上限制了器件的柔性。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種耦合多種散熱方式的柔性有機(jī)熱電發(fā)電設(shè)備，所述設(shè)備耦合了輻射散熱及翅片散熱。此外，所述設(shè)備利用有機(jī)材料自身優(yōu)異的柔性，不連續(xù)使用輻射散熱薄膜及翅片，在同曲率情況下，變形最大的器件上部利用不連續(xù)翅片代替柔性材料可以在實(shí)現(xiàn)優(yōu)異柔性的前提下實(shí)現(xiàn)較大的冷熱端溫差。