[发明专利]一种温差电堆驱动的耦合热泵

说明书

本发明公开一种温差电堆驱动的耦合热泵，属于能源与动力工程领域，其中，第一热泵与第二热泵之间共享同一冷却散热组件，第二热泵将热势能转化为电势能驱动第一热泵，且第一热泵与第二热泵之间耦合。本发明利用发动机排气和车辆来流冷空气的巨大热势，可在单个热电回路内产生可观热电势；本发明的耦合热泵，将大量低温节点并联，与高温节点组成等效热电回路可显著增加热电回路带负载能力；本发明的耦合热泵，将发动机冷却管路和散热鳍片纳入热电回路中，节省了金属材料，提高了可行性，本发明在尽可能不对发动机做过多改动的同时，利用发动机的排气余热发电，以驱动部分附件工作的耦合热泵，整体提高了发动机综合热效率。

技术领域

本发明涉及能源与动力工程领域，特别是涉及一种温差电堆驱动的耦合热泵。

背景技术

经一百多年内燃机技术的积累，当前内燃机最高有效热效率已突破50％，但受限于材料性能，继续从内燃机燃烧过程本身提高热效率挑战极大，故有必要从内燃机能量损失的方面入手，提升其综合热效率。其中，冷却损失在内燃机总效率损失中占比较大，因此受到了工程技术人员的广泛关注。

当前，发动机冷却系统的散热过程不仅对发动机造成冷却损失，且其工作运行仍需要发动机直接或间接动力驱动，从而不利于发动机的高效动力输出。虽然就现有技术而言，必须对发动机进行冷却散热，但发动机相对于车辆来流冷空气存在巨大的热势能，充分利用这部分热势能对提升发动机综合热效率极为有利。

现有的利用排气余热进行温差发电的方案大多采用半导体温差发电片，该方案的发电效率较高，但温差发电片的高昂单位成本是限制该技术方案进行推广的主要障碍。且由于存在从热端向冷端的热传导，为维持发电效率，需对其冷端进行强制散热，增加了系统体积和质量，不适用于实际车辆。

赛贝克效应(即温差电效应)指出，将两根不同材质金属导线首尾相连成一回路，若两连接节点存在温差，则热势可直接转换为电势。但温差电效应存在下述问题：

1.热电回路需要两端节点温差较大才能产生可观的热电势。

2.单个热电回路所产生热电势较低。

3.回路所需金属材料如能直接利用发动机本体及其冷却系统中的某一部件则可降低装置的实施成本，提高普及性。

发明内容

本发明的目的是提供一种温差电堆驱动的耦合热泵，以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种温差电堆驱动的耦合热泵，包括：

第一热泵，所述第一热泵为具有冷却散热组件的泵体结构；

第二热泵，所述第二热泵为基于塞贝克效应发电的泵体结构；

储能组件，用于将所述第二热泵的电力依次进行稳压、储能；

所述第一热泵与所述第二热泵之间共享同一所述冷却散热组件，所述第二热泵将热势能转化为电势能驱动所述第一热泵，且所述第一热泵与所述第二热泵之间耦合。

优选的，所述第一热泵和第二热泵工作在同一高低温热源。

优选的，所述第二热泵具有热电回路；

所述热电回路的吸热端设置为高温节点组件，所述高温节点组件布置在所述第一热泵的吸热端；

所述冷却散热组件包括材质不同的冷却管路以及散热鳍片，所述冷却管路与所述散热鳍片之间设置有若干相互接触的低温节点。

优选的，所述高温节点组件包括两个材质不同的第一部件和第二部件，所述第一部件与所述第二部件之间设置有若干相互接触的高温节点；

所述第一部件与所述散热鳍片材质相同的金属材料，所述第二部件与所述冷却管路材质相同的金属材料。