[发明专利]一种基于脉冲式供能燃烧器的热电系统

说明书

本发明涉及一种基于脉冲式供能燃烧器的热电系统，属于热电系统领域。本发明的系统为轴对称结构，包括：中心燃烧室，螺旋进气扇叶，中心螺钉，增压弹簧，四通道热源腔，热电片，散热器等主要部件。本发明的热电系统，发电效率高，将燃烧室产生的热气全部利用在热电片表面，不浪费热量。且达到脉冲供能的目的，在相同进气功率下提升了热电片的发电效率。

技术领域

本发明涉及一种基于脉冲式供能燃烧器的热电系统，属于热电系统领域。

背景技术

由于新型能源以及微型机电技术的发展，微尺度供能问题引起大家关注，而化学电池存在能量密度低，对环境要求苛刻等问题，致使当今微尺度燃料电池被广泛应用在各种场合，利用热电效应的微型热电发电系统就是其中一种。热电系统的发电原理是利用温差产生热电势的温差发电效应。热电系统的重要组成部分有三个：燃烧器，热电片以及散热器。

燃烧器和散热器的作用是为热电器件提供一个冷热温差，使得热电器件通过温差进行发电。而稳定热源的热电系统散热器散热性能较差，散热能力不足时，热电片冷热端的温差会较小，由于热电器件的发电效率与冷热端温差大小成正比，所以最终导致热电系统的总体效率大幅下降。

现有热电系统中普遍热源主要有燃烧产热和电热两种，散热器有翅片式空气散热以及水冷等，整体尺寸从毫米级到米级。而现有热电系统的热源普遍为稳定热源，换句话说，相同进气功率下热源的温度恒定不变，热电片两端的温差相对稳定。而热电片冷热端温差与热电片的发电功率成正比，所以为使得热电片具有高发电功率，热电系统对于散热要求更加严格。最终导致整个系统的体积较大，或者只能依靠外界循环水来进行散热，不能成为独立系统。

热的传递是一个过程，所以，热从燃烧器热传导进入热电器件再到达散热器是需要时间的，所以当燃烧器在刚开始提供热量的一瞬间，热传导至热电器件热端但还未到达散热器时，热电片内热电臂两端会产生较大温差，之后温差会逐渐减小最终达到平衡状态。脉冲式热源由于利用了热传导的时间差而使热电器件总能处于较大温差，最终在脉冲式热源环境下的热电系统发电效率更高。同时，脉冲式供热也为散热器的散热提供了充足的散热时间，降低了对于散热器散热能力的要求。但由于微型热电系统的尺寸限制，燃烧器的大小也受到了约束，较大的面体比导致燃烧器内火焰容易息燃，很难利用控制进气条件来控制热源的脉冲供热，所以研究中的微型燃烧器都是提供了恒定温度热源。而用来研究脉冲式热电系统的实验室都是用电热丝来取代燃烧器，通过控制电热丝供电电流的大小来仿真燃烧器的脉冲效果进行实验。

所以，现有的燃烧器需要进行改进来实现脉冲式供热的效果，从而提升微型热电系统的总效率。基于脉冲式供能燃烧器的热电系统具有三大挑战，第一是在较小尺度下的稳定燃烧，换句话说，混合气应在一个固定空间内稳定燃烧；第二，具有可以为热电器件脉冲供能的属性；第三，脉冲的频率应为可调节式，以使热电器件达到基于不同进气功率，热电片以及散热器的散热能力下最大的发电效率。为解决这三个难题，一种基于脉冲式供能燃烧器的热电系统被研究发明。

发明内容

本发明的目的是提出一种可控稳定，且不需外界提供额外能量用来脉冲的情况下，自供能提供给热电器件的脉冲式热源，填补脉冲式热电系统的空缺。其的是通过下述技术方案实现的。

一种基于脉冲式供能燃烧器的热电系统，为轴对称结构，包括：中心燃烧室，螺旋进气扇叶，中心螺钉，增压弹簧，四通道热源腔，热电片，散热器等主要部件。

本发明是一种基于脉冲式供能燃烧器的微型热电系统，所述装置组成：燃料燃烧区由燃料进气帽，中心燃烧室，螺旋进气扇叶，中心螺钉，增压弹簧以及预紧螺栓4组成。发电区由四通道热源腔，四通道热源平板上盖，热电片以及翅片式散热片组成。