[发明专利]利用热电效应和两种化学反应即分别用于产生和耗散热的放热化学反应和吸热化学反应的发电机

说明书

技术领域

本发明涉及基于热电效应的发电机，其至少包括：

-热源，其为放热化学反应的中心并且包括用于向所述放热化学反应供应至少一种反应物的装置，

-散热器，其为吸热化学反应的中心并且包括用于排出所述吸热化学反应的至少一种产物的装置，

-和提供有分别与所述热源和所述散热器接触的至少两个区域的热电转换器。

本发明还涉及用于实现这样的基于热电效应的发电机的方法。

本发明还涉及用于制造这样的发电机的方法。

背景技术

目前，进行了用于开发可运输的(transportable)发电机的巨大努力。

制造可运输的发电机的可能方式之一在于使用热电转换器，即，基于热能通过塞贝克效应转换为电能的原理的操作设备。

特别地，如图1中所示，这样的转换器1含有由一系列若干个电串联且热并联的热电偶形成的模块。

各热电偶具体地由热电元件2a和热电元件2b构成，热电元件2a由具有正的塞贝克系数的导电或半导电材料形成，热电元件2b由具有负的塞贝克系数的导电或半导电材料形成。热电元件2a和2b通过由导电材料形成的结3a(热侧结)或3b(冷侧结)成双地彼此连接，以获得所述热电元件的串联电连接。此外，组成所述模块的热电元件2a和2b并联热连接以优化从所述模块的第一面4a朝向其第二面4b通过其的热通量以及其电阻(由于从面4a朝向面4b的热梯度(ΔT=T_c-T_f)的施加导致)。这样的热通量然后涉及载流子的位移和由此导致的电流I的出现。

具体地，当热电元件2a和2b分别具有正的塞贝克系数(记为S_2a)和负的塞贝克系数(S_2b)时，它们的塞贝克系数彼此相加且所述模块的电势差V具有下式：

V＝N×(S_2b-S_2a)×ΔT＝N×S_np×ΔT

其中：

-N对应于模块中的热电元件2a和2b对的数目，

-ΔT对应于施加在热电转换器的两个面4a和4b(也称作所述转换器的热区域和冷区域)之间的热梯度(T_c-T_f)，和

-S_np对应于热电元件2a和2b之间的差分(differential)塞贝克系数。

对于等于所述转换器的内阻r_int的电阻性负荷(resistive charge)，由这样的热电转换器输出的最大功率具有下式(1)：

Pmax=Snp2×(Tc-Tf)22×rint---(1)]]>

其中T_c和T_f分别为所述转换器的热区域的温度和冷区域的温度。

另外，这样的转换器的理想输出对应于输出至等于所述转换器的内阻的负载电阻R的有用电功率与通过所述材料的热通量之比。其具体具有下式(2)：