[发明专利]一种基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置在审

专利信息
申请号: 201811211347.5 申请日: 2018-10-17
公开(公告)号: CN109412462A 公开(公告)日: 2019-03-01
发明(设计)人: 柳长昕;赵聪;唐硕;徐敏义;潘新祥;王慧斌;李方明;叶文祥;黄海国;邓爱明;刘建华;王岩 申请(专利权)人: 大连海事大学
主分类号: H02N11/00 分类号: H02N11/00;H02N1/04;H02S10/12;F24S60/10
代理公司: 大连东方专利代理有限责任公司 21212 代理人: 李馨
地址: 116026 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 真空腔 薄膜 温差发电装置 多能互补 薄铜片 自供能 风能 拍打 太阳能 相变储热装置 中空柱状结构 电路负载 发电结构 发电效率 环境空气 结构耦合 介电薄膜 金属电极 连接固定 流动空气 热量损失 微型热电 拍打式 热电偶 有效地 摆动 衬底 导电 横置 结点 冷热 立架 温差 摩擦
【权利要求书】:

1.一种基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,由顶部的MTEG结构和底部的薄膜拍打式TENG结构耦合构成,所述微型自供能装置将产生的电能输送到外部电路中为外界负载供电;其特征在于,

顶部的MTEG结构包括:微型温差发电装置和设置在所述微型温差发电装置上部的相变储热装置(3),其中,所述微型温差发电装置包括微型温差发电结构硅基(4)、所述微型温差发电结构硅基(4)底部沉积的多晶硅衬底层(6)、沉积在所述多晶硅衬底层(6)底部的多个成阵列排布的P型微型热电臂(7)和N型微型热电臂(8),在由所述P型微型热电臂(7)和所述N型微型热电臂(8)构成的热电偶两端分别设有顶部真空腔(5)和底部真空腔(17),所述P型微型热电臂(7)的冷端结点和所述N型微型热电臂(8)的冷端结点与所述底部真空腔(17)的内侧壁接触,所述底部真空腔(18)下还设有用于散热的散热金属层(18);

底部的薄膜拍打式TENG结构为横置的中空柱状结构,包括:置于框架(11)上下表面的金属电极、置于金属电极内侧的薄铜片以及在风力作用下可上下拍打的拍打薄膜(22),所述拍打薄膜(22)与中部薄铜片(20)相连作为摩擦纳米发电结构的介电薄膜产生电压,所述中部薄铜片(20)的另一端与固定在所述金属电极之间的作为电路负载的导电立框(21)连接固定。

2.根据权利要求1所述的基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,其特征在于,所述相变储热装置(3)的冷端与设置在其上的太阳能吸收薄膜(2)相连,所述相变储热装置(3)的热端与所述微型温差发电结构硅基(4)相连;所述相变储热装置(3)的外侧设有一个将其包裹在内的密闭腔室;所述密闭腔室由设置在所述微型温差发电装置顶部的透光材料(1)、所述微型温差发电结构硅基(4)的上表面和连接所述透光材料(1)两端的侧壁保温材料(14)构成。

3.根据权利要求2所述的基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,其特征在于,所述密闭腔室为长方体或其它规则立方体;所述侧壁保温材料(15)由导热率低的材料构成。

4.根据权利要求2所述的基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,其特征在于,所述相变储热装置(3)和微型温差发电结构硅基(4)上表面之间、所述相变储热装置(3)和所述太阳能吸收薄膜(2)之间、所述相变储热装置(3)内部均填充有导热材料,所述透光材料(1)采用高透光率的材料;所述太阳能吸收薄膜(2)采用基体与金属-电介质复合涂层、光干涉型涂层相结合的薄膜或其它太阳光吸收率高、发射率低的太阳能吸收薄膜。

5.根据权利要求1所述的基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,其特征在于,每个所述P型微型热电臂(7)和所述N型微型热电臂(8)的上下端面均置于所述底部真空腔(18)和所述顶部真空腔(5)之间,其中,所述P型微型热电臂(7)的热端结点和所述N型微型热电臂(8)的热端结点所在的上部端面通过所述多晶硅衬底层(6)与所述微型温差发电结构硅基(4)相接。

6.根据权利要求5所述的基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,其特征在于,所述多晶硅衬底层(6)作为热电层是在所述微型温差发电结构硅基(4)底部上沉积的0.6~0.8μm厚的多晶硅形成的;所述顶部真空腔(5)的内侧壁通过2.8~3.2μm厚的低应力纯净硅酸盐晶体层密封;在冷端结点上设有0.8~1.2μm厚的氧化物作为绝缘层;所述散热金属层(18)作为散热层是由0.6~0.8μm厚的铝沉积而成。

7.根据权利要求1所述的基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,其特征在于,所述MTEG结构的外侧还设有外围腔,用于防止所述微型温差发电结构硅基(4)向相邻近的MTEG结构的冷端结点传递热量。

8.根据权利要求1所述的基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,其特征在于,所述框架(11)采用PCB、金属、塑料或硅材质构成中空柱状结构。

9.根据权利要求1所述的基于MTEG和TENG的太阳能与风能多能互补的微型自供能装置,其特征在于,所述金属电极包括上电极(9)和下电极(13),所述微型自供能装置通过分别设置在所述上电极(9)和所述下电极(13)上的上电极焊盘和下电极焊盘将由所述上电极(9)和所述下电极(13)收集的电能输送到外部电路中为外界负载供电。

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