一种利用工业废热的分立式温差发电系统的制作方法

1.本实用新型属于半导体温差温差发电技术领域，更具体的说是涉及一种利用工业废热的分立式温差发电系统。


背景技术：

2.利用废热发电在中高温区(400
‑
800℃)的利用比较广泛，但是低于400度条件下，大多数在100
‑
300℃左右的废热环境，回收利用发电比较困难。半导体温差发电不受天气、场地的制约，利用工业废热烟气管道、熔炼炉或窑炉外壁等，热源的温度范围宽广。采用温差发电技术大规模利用低级热(100
‑
300℃)，可以开发出结构简单、维护少，而且是无公害的干净能源。很多专家认为，温差发电器利用这些热能，可直接产生低压大电流，如用于液晶显示屏或者led照明，是最好的能源利用方式之一。
3.半导体温差发电是一种将温差能(热能)转化成电能的固体状态能量转化方式。发电装置无化学反应和机械运动，无噪声、无污染、无磨损、寿命长。它的核心部件是半导体温差发电器件。用体温或其他热源传导到它的一个面，使其两面形成温差，器件就会输出直流电，在经过稳压模块输出给用电器。但是，目前半导体温差电偶模块热电转化效率低，近年有研究表明最高不到5％，单组模块发电功率比较小，这是半导体温差发电实用化的最大障碍。
4.因此，如何提供一种利用工业废热的分立式温差发电系统是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种利用工业废热的分立式温差发电系统，不仅结构简单，易于装配，组合方便快捷，而且能够提高发电功率。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种利用工业废热的分立式温差发电系统，包括：大功率温差发电模块，所述大功率温差发电模块包括蓄热金属板、半导体温差发电器件和散热水箱，所述半导体温差发电器件设置在所述蓄热金属板顶端，所述散热水箱固定安装在所述半导体温差发电器件顶端。
8.优选的，所述蓄热金属板与所述半导体温差发电器件之间设置有石墨导热层。
9.优选的，所述半导体温差发电器件位于所述散热水箱的一端表面涂覆有导热硅脂。
10.优选的，所述散热水箱上安装有固定卡片，所述固定卡片通过螺栓与所述蓄热金属板相连。
11.优选的，所述半导体温差发电器件设置有多个，多个所述半导体温差发电器件串联连接。
12.优选的，所述散热水箱的数量与所述述半导体温差发电器件的数量一致，且多个
所述散热水箱之间采用高温硅胶管相连通。
13.优选的，所述散热水箱内部加工成m型水道。
14.优选的，根据安装位置的形状不同，将蓄热金属板远离所述半导体温差发电器件的一端设置为平面或曲面。
15.优选的，还包括电源管理模块和用电器，所述电源管理模块一端与所述半导体温差发电器件电连接，另一端与所述用电器电连接。
16.优选的，所述电源管理模块采用dc
‑
dc稳压器或dc
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ac转换器；所述用电器与采用所述电源管理模块相对应的直流用电器或交流用电器。
17.本实用新型的有益效果在于：
18.本实用新型不仅结构简单，易于装配，组合方便快捷，而且采用新型的半导体温差发电器件，水冷式散热方法，能够提高发电功率；无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境，作用速度快，使用寿命长，且易于控制温度。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1附图为本实用新型的一种结构示意图。
21.图2附图为本实用新型的另一种结构示意图。
22.图3附图为本实用新型散热水箱的结构示意图。
23.图4附图为本实用新型的一种工作原理图。
24.图5附图为本实用新型的另一种工作原理图。
25.其中，图中：
[0026]1‑
蓄热金属板；2
‑
半导体温差发电器件；3
‑
散热水箱；4
‑
固定卡片；5
‑
螺栓；6
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高温硅胶管；7
‑
电源管理模块；8
‑
用电器。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]
请参阅附图1
‑
5，本实用新型提供了一种利用工业废热的分立式温差发电系统，包括：大功率温差发电模块，大功率温差发电模块包括蓄热金属板1、半导体温差发电器件2和散热水箱3，半导体温差发电器件2设置在蓄热金属板1顶端，散热水箱3固定安装在半导体温差发电器件2顶端，半导体温差发电器件2靠近蓄热金属板1的一端为热端，靠近散热水箱3的一端为冷端。
[0029]
本实用新型不仅结构简单，易于装配，组合方便快捷，而且采用新型的半导体温差发电器件2，散热水箱3采用水冷式散热方法，能够提高发电功率。
[0030]
本实用新型蓄热金属板1与半导体温差发电器件2之间设置有石墨导热层。石墨导热层位于半导体温差发电器件2的陶瓷基片表面及蓄热金属板1之间，组合在一起，起到导热作用，并且能够缓解蓄热金属板1冷热变化时产生变形对发电器件造成的损伤，从而提高了产品的可靠性。
[0031]
半导体温差发电器件2位于散热水箱3的一端表面涂覆有导热硅脂。的半导体温差发电器件2的冷端表面涂覆导热硅脂后，与散热水箱3之间采用机械方式(比如螺钉)固定在一起，从而更好地传导热量。
[0032]
散热水箱3上安装有固定卡片4，固定卡片4通过螺栓5与蓄热金属板1相连，从而方便安装固定。
[0033]
半导体温差发电器件2设置有多个，多个半导体温差发电器件2串联连接。本实施例中，半导体温差发电器件2采用耐温400度以上的温差发电器件，设置有四个，以串联形式形成发电电路。半导体温差发电器件2可采用teg
‑
199t300的温差发电器件。
[0034]
散热水箱3的数量与述半导体温差发电器件2的数量一致，且多个散热水箱3之间采用高温硅胶管6相连通，依次串联，用喉箍锁紧防止漏水。高温硅胶管6是采用耐温300℃的聚四氟硅胶管，防止停水时温度过高而熔化。
[0035]
的散热水箱3是用铜或铝材质制成，为了达到更好的散热效果，内部加工成m型水道，再焊接壳体和接水口。
[0036]
蓄热金属板1远离半导体温差发电器件2的一端为热源接触面，根据安装位置的形状不同，可设置为平面或曲面。蓄热金属板1采用铜质(或铝制)材料，导热性非常好，蓄热金属板1的热源接触面可以根据不同的热源条件制作成平面或曲面，参阅附图1和附图2，更紧密的与热源贴合。
[0037]
本实用新型还包括电源管理模块7和用电器8，电源管理模块7一端与半导体温差发电器件2电连接，另一端与用电器8电连接。电源管理模块7采用dc
‑
dc稳压器或dc
‑
ac转换器；用电器8与采用电源管理模块7相对应的直流用电器或交流用电器。半导体温差发电器件2引出来的正负极分别和dc
‑
dc稳压器的输入端正负极连接，dc
‑
dc稳压器输出端直接连接直流用电器；半导体温差发电器件2引出来的正负极分别和dc
‑
ac转换器的输入端正负极连接，dc
‑
ac转换器输出端直接连接交流用电器，或通过dc
‑
ac转换器转换成交流并入国家电网。
[0038]
利用本实用新型的分立式温差发电系统，半导体温差发电器件采用teg
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199
‑
62x62的温差发电器件，4片串联，负载电阻18欧，发电数据的测试结果，如表1所示，其中，水温为20度。
[0039]
[0040][0041]
表1
[0042]
本实用新型不仅结构简单，易于装配，组合方便快捷，而且采用新型温差发电器件，水冷式散热方法，分立模块组，能够提高发电功率；无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境，作用速度快，使用寿命长，且易于控制温度。
[0043]
安装时，将蓄热金属板1用螺钉或其他方法固定在有余热的物体表面，吸收热量，温度升高(最高可达到350℃以上)，散热水箱3用高温硅胶管6连接通水散热，使冷面保持20
‑
50℃，这样半导体温差发电器件2两面形成温差，实现最大的温差可达300℃以上，半导体温差发电器件2持续输出电力功率可达60w以上。如需大功率发电模组，可将多个大功率温差发电模块组合，固定在大面积热源上，就可以得到所需要的电力供应。
[0044]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0045]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。