[发明专利]半导体温差发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电技术，特别是一种半导体温差发电装置。

背景技术

众所周知，现代社会所使用的一次能源中，相当大的一部分会在其运送、储存、变换及利用过程中作为废热被排掉。这些废热通常达到一次能源总量的2/3。由于大部分废热温度较低，即属于低品位热，分散且无法集中，现有的技术很难再利用而不得不被扔掉。

如何充分有效地利用这些庞大的废热资源，不仅有着不言而喻的巨大经济价值，而且由于可以减轻对环境污染的负荷，因而还具有巨大的社会效益。

利用固体半导体材料的Seeback效应(热电偶效应)进行余热(废热)发电是近几年在日本、美国、欧洲及俄罗斯等国进行积极开发和研究的新技术。和太阳能光伏发电相比，由于不受昼夜，天气条件及占用空间等因素的限制，只要有余热，就能发电利用。

现有的半导体温差发电装置如中国专利号为200720047891.1，实用新型名称为一种半导体温差发电装置的实用新型专利，通常是将半导体发电元件的热端面通过导热管与热源相连，冷端面通过散热片冷却，由于受到传热的限制，无法有效地收集、输运及散发热量，造成其发电效率非常低下。或如中国专利号为200520118366.5，名称为太阳能热管温差发电装置的实用新型专利，温差发电片一面紧贴于伸出太阳能采集真空管的热管部分，另一面被固定于一个具有外保温层的水箱外壳，即冷端面通过水箱散热装置散热，以提高发电效率，由于在冷端面需要设置水箱、风扇等设施，不但成本高，而且不利于普遍适用。

一般来说，热源与半导体发电元件的热端面之间以及半导体发电元件的冷端面与冷源(如空气、水)之间的热传输越有效或者说传热热阻越小，半导体发电元件的冷热端面的温度差就越大，则发电效率越高。而且，为实现半导体发电元件的有效净发电量的最大化，最好不要使用额外的主动传热方式(如使用风扇或者泵等)来达到冷热端面温差最大化，而如何实现这种目的，高效被动式热吸收、热输运及散热技术缺一不可。

发明内容

本发明针对现有的半导体温差发电装置不能有效地收集、输运及散发热量，发电效率低下的问题，提供一种新型半导体温差发电装置，能够不需额外的主动方式有效收集热量，在热量传输给半导体片发电元件的热端面后，将半导体片发电元件的冷端面的热量快速有效地散发出去，从而提高发电效率，而且结构简单，无需配置复杂设备及额外的主动传热方法，并具有无噪声、无震动、运行寿命长和可靠性高的优点。

本发明的技术方案如下：

一种半导体温差发电装置，包括半导体发电元件和散热片，其特征在于，还包括一根或一根以上的第一热管，所述第一热管的蒸发面与半导体发电元件的冷端面直接或间接贴合，第一热管的冷凝面设置有散热片。

所述半导体发电元件额定功率与所述散热片的散热表面积比率为30W/m²～150W/m²；所述散热片与环境相比温升小于20℃，散热片自然散热功率为所述半导体发电元件额定功率的1～3倍。

所述半导体发电元件额定功率与所述散热片的散热表面积比率为60W/m²～100W/m²；散热片自然散热功率为所述半导体发电元件额定功率的1.5～2倍。

还包括第二热管，所述第二热管的蒸发面与热源相连接，第二热管的冷凝面与半导体发电元件的热端面直接或间接贴合。

与所述第二热管的蒸发面相连接的热源为余热源和/或废热源；或所述第二热管的蒸发面通过贴合一热收集用换热器收集热源的热量，所述热源为低热流密度热源，所述低热流密度热源为太阳能热源或发动机尾气废热源或其它排气废热源。

所述第二热管为圆热管；还包括一种管板式热交换器，所述板管式热交换器为侧面具有贴合平面的通管，所述通管内径与圆热管的冷凝段的外径相匹配，所述板管式热交换器的贴合平面与半导体发电元件的热端面直接贴合。

所述第一热管为圆热管；还包括一种管板式热交换器，所述板管式热交换器为侧面具有贴合平面的通管，所述通管内径与圆热管的蒸发段的外径相匹配，所述板管式热交换器的贴合平面与半导体发电元件的冷端面直接贴合。

所述第二热管和第一热管均为平板热管，即第一平板热管和第二平板热管。

所述第一平板热管和第二平板热管均为金属材料经过挤压成型的两个及以上并排排列的通孔阵列平板结构形成的热管。

所述各通孔均形成独立的热管。