[发明专利]一种便携式半导体热能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种便携式半导体热能装置发电装置，属半导体热能发电技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，各种照明器和随身携带的电子产品越来越丰富，人们对其依赖程度也越来越强，但在偏远的地区、野外活动或在停电等没有电源供应的情况下，这些照明器和电子产品的电源常常因为不能得到电能补充而无法使用，这就急需寻求一种替代的电能。热能发电装置所需的热能火源在偏远的地区、野外活动和停电的情况下是最常见的，而这些常见便携式设备的充电电压需求一般为0～15V。因此，开发一种以火源为热源的半导体小型热能发电装置，在没有电源供应的情况下提供0～15V电源用来照明和给便携式电子产品充电成为一种很有效的办法。

公开号CN101714765A公开了一种手机冷热水充电和煤/气炉灶半导体温差发电装置，但这种装置发电能力低，也不适用于使用在偏僻缺电缺气场合。

发明内容

本发明的目的是，为了克服现有的火源热量不稳定而影响热能发电装置正常供电的不足，开发一种以火源为热源的半导体小型热能发电装置，在没有电源供应的情况下，能提供0～15V电源用来照明或给便携式电子产品充电，以解决在偏远地区和野外活动时电子产品的充电问题。

本发明的技术方案是，本发明小型便携式半导体热能发电装置由集热器，热电模块，石墨纸、散热器、小型风扇、卡扣、USB接口组成。

本发明所述的集热器是由圆盘、长方体凸台和卡扣底座组成的台阶圆盘状集热器，由铝合金冲压制成；台阶圆盘状集热器下面为圆盘底座，上面中部有一长方体凸台10，上面沿长方体长度直径方向上两端安装有相互对称的卡扣底座9；如图4和图5所示；集热器圆盘底座上的长方体凸台10用于放置热电模块，卡扣底座9用于安装卡扣5，台阶集热器圆盘底座11与火源接触。圆盘能够稳定的吸收火源的热量，阻挡火源与热电模块和散热器直接接触引起的热电模块破坏和由螺丝固定引起的热短路，同时将火源的热量稳定集中传到长方体凸台上的热电模块热面端，圆盘底座的热容量保证了温差电模块热面温度的稳定在250～300℃左右，达到了为热电模块提供稳定热量的目的。

本发明所述的散热器为铝型材挤压式散热器，上部可安装小型风扇，如图6所示，所述的散热器可选用常用的小型铝制散热器，固定在散热器上部的小风扇可选用额定电压3～12V，额定功率0.5～3W的直流电风扇，，由热电模块供电，保证了热电电模块冷面温度稳定。

本发明所述的热电模块为一片或两片自制的热电组件，热电模块由二块夹有多个热电元件的陶瓷板组成，热电模块外表的电瓷板分别为冷面和热面，冷热面分别贴高导热石墨纸，冷面石墨纸与散热器紧贴，热面石墨纸与台阶状集热器紧贴，热电模块冷面和热面平行，散热器、集热器与热电模块的冷热接触面彼此平行；其温差热电模块为耐高温稳定Bi₂Te₃基商用热电模块，热面耐温达380℃，冷面耐温达200℃。

本发明所述的热电模块冷热两面陶瓷板贴有石墨纸，贴有石墨纸的热电模块热面紧贴于台阶集热器上端面的凸台，实现了热电模块冷热面与散热器和集热器之间的无缝连接；贴有石墨纸的热电模块冷面紧贴于散热器的下端面，套在散热器上的可拆卸卡扣扣在集热器圆盘上的卡扣底座上，将散热器、热电模块和集热器牢牢扣紧，集热器下端面放置在火源的正上方，热电模块的电源引出线接风扇和经开关接USB接口。

当热能发电装置置于火源正上方后，底部圆盘的集热器挡住火苗与热电模块及散热器直接接触的同时吸收了火源的热量，将热量传导到集热器中部凸起的长方体上来将热量传导至热电模块的热端，热电模块的冷面与带卡扣和风扇的散热器接触紧密，散热器迅速将该面的温度传输出去，这样，热电模块的二个面很快形成了温差，当温差达到一定时，热电模块即产生电流，带动散热器上的风扇转动保证冷热面温差恒定，产生电流，给便携式设备供电。

当便携式半导体热能发电装置工作时，所述发电装置置于火源上方，在带小风扇散热器的散热作用下，紧贴散热器的热电模块的这个面的温度能稳定在60～100℃左右。热电模块的热量通过热电模块本身扩散的热量很小，而采用热电模块温差发的电带动散热器上的风扇后，加快空气流动，将半导体热能发电模块冷面的热量散发出去，才能使冷面的温度稳定60～100℃左右，从而在热能发电模块的两端面产生稳定的温度差来发电。