[发明专利]一种温度控制式复合相变材料温差发电系统

说明书

本发明公开了一种温度控制式复合相变材料温差发电系统，所述系统由复合相变材料温差发电装置、记忆合金弹簧开关、电源管理器、蓄电装置和用电装置组成。本发明利用泡沫骨架复合相变材料和热电片发电，实现对自然环境的能量利用，控制系统的驱动源为环境温度，不需消耗二次能源，通过合理地选择相变材料、记忆合金的参数即可实现对系统的优化，扩大适用范围，提高连续发电的可靠性。

技术领域

本发明属于能量回收利用技术领域，特别涉及半导体的热电效应、相变材料储能以及记忆合金弹簧的应用，具体涉及一种泡沫骨架复合相变材料温差发电装置及环境温度控制的供电、蓄电系统。

背景技术

温室效应、环境问题的日益突出，能源领域一直致力于更加清洁、高效的产能、用能。其中，利用空间温度梯度来实现温差发电的许多方法被提出，为汽车尾气余热、微型燃气轮机余热、工业废热等能源的回收利用又提供了一个新的思路。相较于传统发电方式，温差发电具有许多优点，例如，装置体积小、重量轻，且可以克服化学电池自放电、对使用环境要求苛刻的缺点，是一些特殊设备上某些装置的理想电源。但在一些场合中并不具备足够大的、稳定的空间温度梯度，这时就需要为温差发电装置提供人工空间温度梯度。

相变材料是一种潜热储存与利用材料，具有热容量大、适用温度范围宽、热膨胀系数小等优点，可以将太阳能等间断的能源转化为连续能源，为温差发电装置提供空间温度梯度，保证发电的连续性，其恒定的相变温度也有利于温差发电系统的控制。目前，对于相变材料与温差发电耦合系统的研究多集中在改善相变材料的换热性能上。其中，以高导热率的多孔介质为基底，在其孔隙间填充相变材料这一方法可以显著的提高复合相变材料的有效导热系数，有利于相变材料快速、均匀的储存和释放热量，为温差发电提供更持久、稳定的热源。

近年来有研究者提出，将泡沫多孔介质复合相变材料用于温差发电装置中，其空间温度梯度的驱动能为环境中的能量，即在白天环境温度较高时，泡沫多孔介质复合相变材料吸收储存环境中的热能，并将其在夜晚环境温度较低时释放，通过合理设计装置参数(相变材料种类、泡沫多孔介质材料、孔隙率、孔隙密度、装置体积等)，使得装置中的相变材料在昼夜循环间始终处于相变状态，以此为热电片的一端提供恒温热源，而昼夜波动的环境温度则为热电片的另一端提供变温热源，以此实现昼夜连续发电，该装置虽能够利用环境中的能量，但其存在连续发电能力不可靠这一明显缺陷，相变材料一经选定，相变温度即为定值，一般取为环境昼夜温度的平均值，但是单一相变材料只在一定温区范围内适用，当温度波动平均值与相变材料的相变温度相差较大时，该发电装置的发电功率将受到较大影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提出一种温度控制式复合相变材料温差发电系统，以满足一些存在温度波动的环境中微功率电子器件的用电需求。所述装置将实现不需消耗二次能源、依靠环境温度控制、供电蓄电同时进行、连续发电能力可靠的特点。

本发明的技术方案如下：