[发明专利]一种电极强制换热的高性能柔性热电器件

说明书

本发明涉及一种电极强制换热的高性能柔性热电器件，尤其涉及一种电极强制换热的高性能柔性热电器件，属于热电器件技术领域。本发明的目的是为了解决现有热电器件电压值较低导致无法满足使用需求的问题，提供一种电极强制换热的高性能柔性热电器件；该柔性热电器件通过使用柔性基底，降低热源与热电器件之间的热阻，有效提高热端的热流输入，且具有更广泛的适用性，通过采用电极强化散热的方式，增强冷端散热，增大冷热端温差，有效提高器件输出性能。

技术领域

本发明涉及一种电极强制换热的高性能柔性热电器件，尤其涉及一种电极强制换热的高性能柔性热电器件，属于热电器件技术领域。

背景技术

随着物联网的快速发展，物联网设备对于智能、自动、微型化的需求越来越高，且需要具有低功耗无线通信能力，以便能够从各种位置收集数据。目前物联网设备主要依靠电池供电，续航时间有限，限制了物联网设备的发展。收集环境能源转化为电能是一种有效的解决途径。基于塞贝克效应的温差发电器可以利用温差进行发电，将热能转化为电能，为物联网设备供电。考虑到物联网传感器节点(10–100μW/cm²)的低功耗要求，可以将温差发电器与物联网传感器结合，制成无源传感器，实现传感器自供能。实现在许多不能提供电源、需长期监测、电池不易更换或者易燃易爆等危险场合的应用。

商业温差发电器件在平面热源作用下的最大热电转化效率在5％左右，本发明的转化效率可达到7％以上，且适用于各种表面热源。当前研究中，为了提高温差发电器的输出性能，在既定热源使用工况下，需要通过提高热端导热能力和冷端散热能力提高冷热端温差。传统商业温差发电器件的冷热端覆盖刚性绝缘陶瓷版，使用过程中，只适用于平面热源，面对具有曲率半径热源表面时，陶瓷板与热源之间的间隙明显增大，热阻随之增大，明显降低温差发电器的输出性能。使用柔性基底可有效降低热源与热电器件之间的热阻，有效提高输入热电器件的热流，可显著提升器件输出性能。器件的输出性能取决于冷热端温差，因此在保证提升热端输入热流的同时，需要加强冷端散热，降低冷端温度，提高冷热端温差。通过冷端电极强化散热的方式，可有效降低热电臂冷端温度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有热电器件电压值较低导致无法满足使用需求的问题，提供一种电极强制换热的高性能柔性热电器件；该柔性热电器件通过使用柔性基底，降低热源与热电器件之间的热阻，有效提高热端的热流输入，且具有更广泛的适用性，通过采用电极强化散热的方式，增强冷端散热，增大冷热端温差，有效提高器件输出性能。

本发明的目的通过如下技术方案实现的：

一种电极强制换热的高性能柔性热电器件，在柔性基底表面通过焊膏焊接若干个热电单元；所述热电单元由柔性基底上的电镀铜层，N型热电臂、P型热电臂和异型电极构成；柔性基底及电镀铜层保证器件柔性，异型电极强制散热，可有效增加输出电压；所述异型电极材料为无氧铜，结构为具有梳齿状的L型，可强化冷端散热。

一种电极强制换热的高性能柔性热电器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、采用电镀的方式在聚酰亚胺膜上沉积图案化铜层作为电极，电镀完成之后，覆盖一层聚酰亚胺膜，并在需要与热电臂连接的铜电极处开窗，完成热电器件柔性基底的制备。

步骤二、采用丝网印刷的方式将高温焊膏涂覆在柔性基底的铜电极上；采用定位装置，将热电臂置于指定位置；采用固定装置，将柔性基底与热电臂固定；放置入回流炉，进行焊接。

步骤三、采用定位装置，将异型电极放置在指定位置，并在电极上涂覆中温焊膏；采用固定装置，将柔性基底与热电臂的结合体与异型电极固定；放置入回流炉，进行焊接，完成一种电极强制换热的高性能柔性热电器件。

有益效果