[发明专利]一种温差发电装置

说明书

技术领域

本发明属于发电装置领域，涉及一种温差发电装置。

背景技术

现有技术中，传统的发电装置为水力、火力发电以及风力发电装置，其基本原理均基于机械转动的转子切割磁力线产生交流电，设备庞大复杂，投资大；太阳能发电则基于半导体PN结原理的光优电池组件产生直流电，不仅难以适用于大负荷应用，而且受气候影响大，并且装置本身一般不可移动；现有太阳能供电与半导体制冷装置中，具有“单级温差电制冷组件”，天津电源研究所和中国电子科技集团公司第十八研究所均有生产，这种制冷组件是基于珀尔帖(Peltier)效应而以P、N型半导体制做而成，即以直流电驱动制冷组件制冷或制热；珀尔帖效应基于热电效应——即塞贝克(Seebeck)效应，也即温差发电原理；温差发电虽然早已被发现，但长时间停留在温差电偶上，只用作测量温度的一个传感部件，半导体问世后，利用半导体PN节热电偶代替金属热电偶，使测量精度大为提高，但用于发电则效率极低，没有实用价值，关键是不能有效解决温差发电的温差动力源问题；本世纪六十年代热泵技术出现后，其输出有用功比输入功大5～10倍，尤其是水源热泵，至今已作为成熟技术被应用在建筑领域中，水源热泵能为温差发电提供有效的温差动力源，提高温差发电的总体效率，从而使制做温差发电装置成为现实，为社会提供新的可再生能源。

发明内容

解决的技术问题：

以水源热泵提供温差发电所需的温差动力源，利用半导体PN节热电效应原理，制做温差发电装置，为社会提供新的可再生能源；发电装置适应地域、气候及可移动性强，适用范围大；结构简单，运行稳妥，容易实施制做，使用寿命长、易维护。

采用的技术方案：

一种温差发电装置，其特征在于：具有能将液体加热至高温T₁并对外输出和能将液体冷却至低温T₂并对外输的水源热泵，以及半导体PN节组件——发电芯；发电芯的具体结构为，由规则连接组合在一起的半导体PN节并经绝缘封装后组成，同时引出输出直流电源的正、负极，各半导体PN节中的P与N型半导体之间具有间距S；发电芯的两个侧面上分别装有一个紧贴在各侧面上并与各侧面进行有效热传导的高温水槽和低温水槽；水源热泵输出的高温T₁的液体经高温接管，通过高温水槽循环，水源热泵输出的低温T₂的液体经低温接管，通过低温水槽循环。

有益效果：

能利用低温热量，并且整体效率高，热电能转换效率高；使用地域、气候及可移动性强，适用范围大，为社会提供可再生能源，有利环保，尤其是以海水为水源的热泵提供温差发电所需的温差动力源，不仅极大的有利海上作业，节约资源，低温水排放还可以降低海水温度，造福人类；结构简单、运行稳妥，容易实施制做，使用寿命长、易维护。

附图说明

图1、总体结构示意图；

图2、发电芯7为半导体PN节串联增大输出电压式结构示意图；

图3、发电芯7为半导体PN节串联兼并联增大输出电流式结构示意图；

图4、半导体PN节的结构立体示意图；

图5、压缩式水源热泵系统示意图；

具体实施方式

结合附图进一步详加说明；

如图1所示，高温水源热泵1将水加热至高温T₁，并经高温接管5，通过装在发电芯7的左侧面上的高温水槽3循环，低温水源热泵2将水冷却至低温T₂，并经低温接管6，通过装在发电芯7的右侧面上的低温水槽4循环；两套水源热泵分别接有外接电源E供启动时使用，发电芯7正常运行输出直流电，可直接或通过逆变器变为交流电后供水源热泵使用和/或对外供电及向蓄电瓶8贮电；高温T₁为60～100℃，低温T₂为1～3℃；也可以用同一套水源热泵同时对外输出高温T₁的液体和低温T₂的液体；水槽紧贴在发电芯7的左、右侧面上的槽壁应采用导热系数大，并耐腐蚀的铜、铝合金等材料制做；所述液体为水，可以是地下水、河水或海水。

如图2所示，发电芯7为半导体PN节串联增大输出电压式结构，P、N型半导体依序间隔排列，各半导体PN节依序相互串联在一起，各半导体PN节中的P与N型半导体之间的间距S为0.5～1.5mm，各半导体PN节中的节9以导电性能高的锡或银焊接而成；发电芯7的左侧面上装有高温水槽3，右侧面上装有低温水槽4；由位于最顶部的半导体PN节的P型半导体引出输出直流电源的负极，由位于最底部的半导体PN节的N型半导体引出输出直流电源的正极。