[发明专利]一种基于液态金属热开关的太阳能温差发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能的半导体温差发电装置，尤其涉及一种基于液态金属热开关的太阳能温差发电系统，属于新能源技术应用领域。

  

背景技术

1821年，德国物理学家塞贝克发现，在两种不同的金属（或半导体）所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中会产生一个电势，这即是热电效应，也称作“塞贝克效应（Seebeck effect）”。他针对众多材料的比较研究后，为日后的温差电研究打下了基础。在1885年，瑞利（Rayleigh）研究了利用温差电现象发电的可能性，直至德国的阿特克希（Altenkirch）所提出的温差发电原理：较好的热电材料必须具有较大的Seebeck系数，从而保证明显的热电效应，同时具有较小的热导率，使热量能保持在接头附近，另外，还要求电阻较小，使产生的焦耳热量小。

作为利用该原理进行发电的半导体温差发电器，其具有热源、半导体热电器件、绝缘保温层、散热部件与强度部件几个部分。利用太阳能作为热源主要是用反射式镜面收集太阳辐射，并经过凹面镜聚集到与温差电器件紧贴的集热器上成为热端与冷端形成温度差来进行发电。半导体热电器件是基于半导体热电材料的塞贝克效应（Seebeck effect），可以将热能直接转换为电能的功能器件。其中，热源和半导体热电器件是组成发电器的主要部件。热源在工业和民用领域，主要选用工业余热、汽车废热、生活余热、海洋热能、太阳能和地热能等低品位温差热能。

但是，半导体温差发电技术在节能减排领域的废（余）热低品位温差热能利用方面，由于其系统性能受工况波动影响较大，温差发电装置转换出的电能往往不能直接供给负载使用，而且发电模块常常工作在低效率工况下，温差热能不能高效地利用，当热源温度过低时，其输出电能甚至不能被蓄积。例如CN200910097076.X公开的“一种太阳能温差发电装置”,由太阳能集热器、温差电池、冷却管路和散热系统组成,其中,冷却管路和贴于其表面的温差电池置于太阳能集热器的内部,散热系统和冷却管路相连。同时,温差电池的冷端与冷却管路的外表面接触,温差电池的热端与太阳能集热器的内表面接触。又如CN 201010271173.9公开的“一种太阳能温差发电装置”,其包括太阳能集热器和温差发电模块,所述太阳能集热器通过升温装置与温差发电模块连接,升温装置与太阳能集热器、温差发电模块之间通过导管连接。均存在发电模块常常工作在低效率工况下，温差热能不能高效地利用，当热源温度过低时，其输出电能甚至不能被蓄积的问题。

  

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是克服现有温差热能利用效率不高，以及当热源温度过低时，其输出电能不能被蓄积的缺点，提供一种输出电能稳定、温差热能利用效率高的基于液态金属热开关的太阳能温差发电系统。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于液态金属热开关的太阳能温差发电系统，其特征在于，包括：

太阳能聚光器，为聚焦式结构，用于收集太阳能并向蓄热装置传递热能；

蓄热装置，主要由灌注液态金属的盘管以及设于盘管外的蓄热材料构成，用于收集热能；

温差发电组件，主要由热端流道、温差发电模块和散热器构成；所述热端流道为矩形槽道结构，其外壁为温差发电模块；温差发电模块的外部设散热器；热端流道的上下两端分别设有液态金属进口和液态金属出口；温差发电组件用于将热能转换为电能；

蓄电及控制设备，主要由蓄电装置及启停控制装置组成；蓄电装置用于储存温差发电组件发出的电能，启停控制装置控制温控阀和电磁泵的接通和断开；

其中，蓄热装置的盘管两端分别与热端流道的液态金属进口和液态金属出口之间设有连通管路，使之形成回路；连通盘管与热端流道的液态金属进口的连通管路上设有温控阀；连通盘管与热端流道的液态金属出口的连通管路上设有电磁泵；所述温控阀和电磁泵通过信号与电能传输线与蓄电及控制设备的相连；温差发电组件通过蓄电导线与蓄电及控制设备相连；蓄电及控制设备还设有向外部设备供电的输出导线。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：