[发明专利]一种多段结构宽温域热电发电器件及制备方法

权利要求书

1.一种多段结构宽温域热电发电器件，其特征在于，

高温端电极和低温端电极用于导流连接P型和N型的热电单体元件；

P型和N型的热电单体元件中的至少一个由不同温区的至少两类热电材料沿温度梯度方向组合构成，

所述高温端电极或所述低温端电极与所述热电单体元件之间、以及相邻两个温度段的由不同热电材料构成的热电单体元件之间，设置有阻挡连接层；

所述阻挡连接层为高导电导热的金属合金或多层结构复合材料；

所述多层结构复合材料包括AB型、ABA型、或ABCBA型多层结构复合材料，A、B、C分别选自Ti-Al混合物及合金、Co-Ni混合物及合金、Ti-Ni混合物及合金、Ti-Mo混合物及合金、Fe-Co混合物及合金、Ni-Mo混合物及合金、Ni金属及合金、Cu金属及合金、Fe金属及合金中的一种。

2.根据权利要求1所述的多段结构宽温域热电发电器件，其特征在于，所述高温端电极和低温端电极为Cu、Ni、Al、Fe、W、Mo、Cr、Co、Nb中至少两种元素的合金材料；

或者为Cu、Ni、Al、Fe、W、Mo、Cr、Co、Nb中至少两种元素组成的多层结构材料；

或者为Cu、Ni、Al、Fe、W、Mo、Cr、Co、Nb中至少两种元素组成的包裹结构；

或者为Cu、Ni、Al、Fe、W、Mo、Cr、Co、Nb中至少一种元素与至少一层电绝缘层组成的多层材料；

或者为多层结构碳复合材料。

3.一种制备权利要求1或2所述的多段结构宽温域热电发电器件的制备方法，其特征在于，包括：

第一步，根据各温度段热电材料的热电性能确定各温度段的热电单体元件的工作温度范围，并计算出每个温度段的所述热电单体元件的高度；

第二步，按计算出的高度，分别制备各温度段的P型和N型的所述热电单体元件，在夹具内首先将最高温段的P型和N型的所述热电单体元件与高温端电极进行连接；

第三步，由高温段到低温段依次通过焊接连接各温度段的P型和N型的所述热电单体元件，得到多段结构热电发电π型元件；

第四步，将至少一对所述多段结构热电发电π型元件通过焊接与低温端电极连接得到多段结构宽温域热电发电器件。

4.根据权利要求3所述的多段结构宽温域热电发电器件的制备方法，其特征在于，最高温段的P型和N型的所述热电单体元件与所述高温端电极的连接方法是扩散焊或钎焊的连接方法。

5.根据权利要求4所述的多段结构宽温域热电发电器件的制备方法，其特征在于，所述扩散焊选自由Ti、Cu、Ni、Al、Fe、Zn、Nb、Zr、Ag金属箔的一种或两种组成的合金为扩散连接层，焊接压力10MPa~100MPa；

所述钎焊选用Al基、或Ag基、或Cu基、或Ni基高温焊料，焊接压力2 MPa ~20MPa。

6.根据权利要求3所述的多段结构宽温域热电发电器件的制备方法，其特征在于，由所述高温段到所述低温段通过钎焊连接各温度段P型和N型的所述热电单体元件，其中，所述钎焊所使用的焊料固相线温度大于接触面工作温度，所述焊料为Ag基、Al基、Au基、SnPb类、无铅锡料类、或In及In合金类材料。

7.根据权利要求3所述的多段结构宽温域热电发电器件的制备方法，其特征在于，所述各温度段热电单元元件之间的连接在夹具内加压加热环境中实现。

8.根据权利要求7所述的多段结构宽温域热电发电器件的制备方法，其特征在于，所述夹具包含底座、导杆、限位套筒、元件下限位板、元件上限位板、弹簧、压块组成。