[发明专利]一种温差发电器及发电模块

说明书

本发明提供一种温差发电器，包括若干依次连接设置的温差发电模块；温差发电模块包括：相对设置的上绝缘导热板和下绝缘导热板，与上绝缘导热板导热连接的上导电金属板，下绝缘导热板导热连接的下导电金属板，以及交替且呈间隔设置的第一热电单元和第二热电单元，第一热电单元和第二热电单元的极性相反；第一热电单元和第二热电单元上下间隔设置在上导电金属板和下导电金属板之间；上导电金属板及下导电金属板分别向对向延伸设置有导流臂；上导电金属板的导流臂和下导电金属板的导流臂交替连接在第一热电单元外侧，第一热电单元和第二热电单元之间，以及第二热电单元外侧；相邻温差发电模块之间相邻的上导电金属板或下导电金属板呈一体化设置。

技术领域

本发明涉及热电器件技术领域，具体为一种温差发电器及发电模块。

背景技术

由于能源危机以及环境污染，绿色可再生能源受到越来越多的研究和关注。基于塞贝克效应的温差发电器(TEG)可将热能直接转换成电能，且因其具有紧凑、可靠、环保和无活动部件等优点被广泛应用在太阳能热电联产、废弃能量回收、可穿戴电子设备、微型设备以及太空设备中。

目前国内外对温差发电器的研究基本都是在传统的π型电偶臂结构下进行的。采用的π型电偶臂，热量由上绝缘导热板经过导电金属与热电材料传至下绝缘导热板，其传递方向垂直于上、下绝缘导热板。该种结构存在的一个问题是在实际应用中，其绝缘导热板与外界之间的换热面积是一定的，这就导致热电材料与导电金属之间的换热面积存在一个限值，因此其温差发电器的能量转换效率低，功率密度小，灵活性差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种温差发电器及发电模块，结构简单，设计合理，能够在一定高度范围内提高能量转换效率、功率密度以及设计灵活性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种温差发电模块，包括：

相对设置的上绝缘导热板和下绝缘导热板，

与上绝缘导热板导热连接的上导电金属板，

下绝缘导热板导热连接的下导电金属板，

以及交替且呈间隔设置的第一热电单元和第二热电单元，第一热电单元和第二热电单元的极性相反；

所述的第一热电单元和第二热电单元上下间隔设置在上导电金属板和下导电金属板之间；

所述上导电金属板及下导电金属板分别向对向延伸设置有导流臂；上导电金属板的导流臂和下导电金属板的导流臂交替连接在第一热电单元外侧，第一热电单元和第二热电单元之间，以及第二热电单元外侧。

优选的，所述上绝缘导热板及下绝缘导热板采用陶瓷材料制成。

优选的，所述上导电金属板及下导电金属板采用纯铜材料制成。

优选的，所述第一热电单元和第二热电单元分别采用Bi₂Te₃、Sb₂Te₃、PbTe和CoSb₃中的一种基材料制成。

优选的，所述第一热电单元和第二热电单元沿导流臂延伸方向分段设置有若干相同极性的单体，单体之间呈间隙设置。

优选的，所述第一热电单元和第二热电单元沿导流臂延伸方向分段设置有若干相反极性的单体，相反极性的单体交替且呈间隙设置；第一热电单元和第二热电单元两侧分别设置有依次连接单体的过渡导电金属板，用于形成蛇形的电流和热流通路。

优选的，所述上导电金属板与上绝缘导热板，以及与第一热电单元或第二热电单元之间焊接连接；所述下导电金属板与下绝缘导热板，以及与第一热电单元或第二热电单元之间焊接连接。

进一步，焊接的焊料层采用Sn-Ag无铅合金或Sn-Zn无铅合金材料。