[发明专利]一种阶梯式温差发电片及其引脚高度确定方法

权利要求书

1.一种阶梯式温差发电片的引脚高度确定方法，其特征在于，所述引脚高度确定方法基于一种阶梯式温差发电片，所述一种阶梯式温差发电片包括上端水平陶瓷板、铜电极片、高度沿热流方向阶梯增加的PN结引脚和下端阶梯式陶瓷板，所述PN结引脚由铜电极片相互串联连接后，夹在上端水平陶瓷板和下端阶梯式陶瓷板中间，下端陶瓷板与铜电极片的接触面为阶梯状；沿热流方向，阶梯式温差发电片分别为第1阶梯、第2阶梯、…第i阶梯…、第n阶梯，其中，第1阶梯上的PN结引脚高度最低，第n阶梯上的PN结引脚高度最高；第i阶梯的引脚高度为h_i、下陶瓷板第i阶梯的高度为h_ci，且上陶瓷板的高度h_c1和铜电极片的高度h_co保持不变，h_c1等于下陶瓷板第一阶梯的高度，各高度间满足下述关系：h_c1+h₁＝h_i+h_ci；

所述PN结引脚在每一阶梯上的列数R保持一致，且同一阶梯上的PN结引脚高度相同，不同阶梯上的PN结引脚高度不相同，其中，R由温差发电片PN结引脚的总列数R_all和阶梯数n决定，即：

所述引脚高度确定方法为：

确定第i阶梯PN结引脚的热端温度和冷端温度，由PN结引脚热端温度、冷端温度，计算第i阶梯的PN结输出电流，从而计算得到第i阶梯的引脚高度h_i。

2.根据权利要求1所述的一种阶梯式温差发电片的引脚高度确定方法，其特征在于，确定第i阶梯PN结引脚的热端温度的具体过程为：

计算热端换热器的内壁面温度T_iwh；

其中，C_h为热流体的比热容，为热流体的质量流量，Th_i为第i阶梯的热流体入口温度、Th_i+1为第i阶梯的热流体出口温度，h₁为热流体对流换热系数，A₁为热流体与热端换热器的内壁面接触面积，为第i阶梯的热流体平均温度，且

计算PN结引脚的热端温度Th_leg；

热端热流密度q1为：根据热流密度相等，则式中λ₁为热端换热器材料的热导率，δ_h为热端换热器底板厚度，λ_ce为陶瓷板的材料热导率，T_owh为热端换热器外壁面温度；

则PN结引脚的热端温度

3.根据权利要求2所述的一种阶梯式温差发电片的引脚高度确定方法，其特征在于，确定第i阶梯PN结引脚的冷端温度的具体过程为：

计算冷端换热器的内壁面温度T_iwc；

式中，C_w为冷流体的比热容，为冷流体的质量流量，Tc_i为冷流体的入口温度、Tc_i+1为冷流体出口温度，h₂为冷流体对流换热系数，A₂为冷流体与冷端换热器的内壁面接触面积，为第i阶梯的冷流体平均温度，且

计算PN结引脚的冷端温度Tc_leg；

冷端热流密度q₂为：根据热流密度相等，则式中λ₂为冷端换热器材料的热导率，δ_c为冷端换热器底板厚度，T_owc为冷端换热器外壁面温度；h_c1为上陶瓷板的高度等于下陶瓷第一阶梯的高度；

则PN结引脚的冷端温度。