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基于温差发电技术的模块化配套装置的设计(1)

北极星电力网技术频道    作者:吕学良 姚杰聪 李彬(浙江科技学院)   2012/12/5 14:31:55   

摘要:一种基于温差发电片为模块的配套装置,设计旨在利用生活中一些可用热源产生一定功率的电源输出。通过匹配热源状况设计了配套装置的外形结构和工作电路,并在此基础上构建了一套小功率发电、储电装置,可利用如空调外机出风热源,该系统所产生的电能可用来驱动小功率用电器,满足家居生活的一定需要,且装置结构简单,性能可靠,在家庭中装设不影响美观,为家居低碳理念的实现提供了一种很好的选择,有一定的使用和推广价值。

当今世界,能源与气候问题日益突出,在全球气候变暖的大背景下,低能耗、低排放、低污染的“低碳经济”时代即将到来。低碳的循环的能源亟待发展,对于家居生活的低碳能源倡导,我们还没有投入足够的关注。低碳家居作为一个新兴理念在未来发展中将逐渐显现出其价值。本文关注这一理念,并对家居低碳概念付诸实行动。温差作为我们日常生活中极其常见的物理现象,有着其不为大多数人所洞察的潜在能量,目前对于这块能量的利用还处于初步的阶段,我们采用半导体温度发电模块来对热源能量进行转化[1],其具有无噪音、低污染、转化率相对较高等优点,可广泛地用于对家电废热的回收及利用,所产生的电能可作为家庭辅助电力供应系统来使用。

本器件的重要组件为半导体温差发电片,其以赛贝尔效应[2]为基本原理制成。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。事实上,温差发电片在温差较小的范围内并不能体现实际的利用价值。本文选择空调外机出风作为热源,很大程度上考虑到空调其出风口的温度相较于环境存在较为可观的温差。

在空调外机的出风口处架一与出风口大小相匹配的圆弧形罩面(其尺寸随空调设计规格的不同而调整),照面内部规则镶嵌若干温差发电片如图1(a),系统整体功能的实现是通过热风使得罩面两侧形成一定温度差,内部的温差发电片通过线路排布,整合成效率较高的转化装置,所产生的电能经由配置控制电路或储存在蓄电池或直接加载到用电器上。罩面由五个支架固定在空调外机上,罩面与出风口之间留有空隙,使热空气向侧面流通,防止外机散热受阻,引起压缩机无法工作。发电片在罩面内部的排布参照太阳能电池方阵,其主件是由温差发电片单体串并联获得[3],其扑拓结构如图1(b)

图1(a)温差发电片排布 图1(b)温差发电片组件等效阵列图

温差发电罩面包括铝制外壳层、温差发电片、线路排布通道、内壳层、整体电流输出线路管,温差发电片利用软性导热硅胶绝缘垫固定在散热铝槽所做外壳。软性硅胶导热材料有良好的导热能力、高强的绝缘效果、厚度可选择、柔软而富有弹性等特点,引导热量由内而外,分散热量使空间内达到均温。在散热设计中的应用是很广泛。

来源:环球市场信息导报
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