一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置

本技术属于热电转换，具体涉及一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置。

背景技术：

1、在日常生活中，一次供给能量的有效能量的收率为30％左右，约70％的能量以热的形式被废弃到大气中。另外，在工厂、垃圾焚烧厂等中通过燃烧产生的热也没有转换为其他能量而被废弃到大气中。这样，我们人类白白地废弃了非常多的热能，从化石能量的燃烧等行为仅获得了少量的能量。

2、为了提高能量的收率，利用废弃到大气中的热能是有效的。因此，将热能直接转换成电能的热电转换被认为是有效的方案。热电转换是利用塞贝克效应而产生的，通过使热电转换材料的两端具有温度差而产生电位差、进行发电的能量转换法。

3、在利用这种热电转换的发电、即热电发电中，将热电转换材料的一端配置于因废热而产生的高温部，将另一端配置于大气中或水冷的低温部，在两端连接外部电阻，仅仅如此即可得到电力，完全不需要一般的发电所需的电动机、涡轮机等可动装置。因此，热电发电的成本低且可以长期使用，且也没有燃烧等带来的气体的排出，可以持续进行发电直至电热转换组件劣化。

4、同时也有一种新型热电转换的方式被人熟知，磁流体发电技术，该技术是一种新型的高效发电方式，由于无需经过机械转换环节，所以也称之为直接发电，燃料利用效率显著提高，用燃料(石油、天然气、煤、核能等)直接加热工作介质，使之在高温下电离成导电的离子流，然后让其在磁场中高速流动。离子流中的正负离子分别在磁场中发生偏转，到达相应电极并将自身所带的电荷传递给电极，即达成了发电的目的，该技术所运用的原理正是霍尔效应。

5、同时由于材料科学技术的迅速发展液态金属磁流体发电技术得以保障，相比气体的磁流体而言，液态磁流体选取的液态金属工质熔点低高导电率备受青睐。与气态电离的磁流体发电技术不同，液态磁流体发电所运用的原理主要是法拉第电磁感应，通过液态金属切割磁感线产生感生电流，进一步直接将其他形式的能量直接转换成电能。

6、基于液态磁流体发电的技术应用与热电转换材料的塞贝克效应都能利于余热产生电能，进行较好的资源利用，基于此为了提高利用效率，需要一种新型结构利用两种发电方式进一步提高能源的再利用效率，增强发电的稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于液态磁流体与热电材料的新型热电转换装置，解决了现有技术中环境余热利用效率较低、发电模式单一等方面的问题。

2、本实用新型提供如下技术方案：一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，包括液态磁流体发电组件及电热转换组件，所述液态磁流体发电组件包括磁体n级、磁体s级及液态磁流体管，液态磁流体管设置在磁体n级与磁体s级之间，液态磁流体管内部设有磁流体，液态磁流体管外接金属导电导管；所述电热转换组件包括电源正极及电源负极，电源正极与电源负极之间设有横向导电性基板、n型热电转换元件及p型热电转换元件，电源正极与n型热电转换元件之间、电源负极与p型热电转换元件之间分别通过正极导电构件、负极导电构件连接，电源正极与电源负极之间通过外接导线向外输出电流电压；所述金属导电导管与电源正极连接。

3、进一步的，所述液态磁流体发电组件还包括导热外壳，磁体n级、磁体s级分别设置在导热外壳的上、下两侧，液态磁流体管斜嵌式设置在导热外壳中，且与磁体n级与磁体s级之间的磁场方向呈垂直设置。

4、进一步的，所述液态磁流体发电组件的外部设有电磁屏蔽壳，电磁屏蔽壳的外侧设有绝缘性陶瓷外壳。

5、进一步的，所述电源正极与电源负极之间的两侧设有绝缘性陶瓷板，所述正极导电构件、负极导电构件设置在一侧绝缘性陶瓷板的内侧，横向导电性基板设置在另一侧绝缘性陶瓷板的内侧，横向导电基板作为导电构件能够提供左右导电粒子转移的通道，使两边的电极导通，其中也具有支撑、散热的作用。

6、进一步的，所述正极导电构件与负极导电构件之间通过纵向绝缘基板分隔开。

7、进一步的，所述n型热电转换元件及p型热电转换元件分别设置在纵向绝缘基板的两侧，n型热电转换元件与正极导电构件之间、p型热电转换元件与负极导电构件之间均通过导电糊料相结合。

8、进一步的，所述导电糊料与对应导电构件之间的结合层设有凹凸面结构。

9、通过采用上述技术，与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

10、1)本实用新型通过设置的液态磁流体发电组件，能够将热能变换成动能后转换成电能，通过设置的电热转换组件，能够高效率的完成第一热电效应，且能够形成热电势进一步提高热电效率；

11、2)本实用新型有效的结构设计提高了余热转换电的效率，丰富了热电转换的形式；适用于垃圾处理余热回收、锅炉余热回收、冶钢余热回收等多个场合，对资源的重复利用具有突出的价值。

技术特征：

1.一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，其特征在于：包括液态磁流体发电组件及电热转换组件，所述液态磁流体发电组件包括磁体n级、磁体s级及液态磁流体管，液态磁流体管设置在磁体n级与磁体s级之间，液态磁流体管内部设有磁流体，液态磁流体管外接金属导电导管；所述电热转换组件包括电源正极及电源负极，电源正极与电源负极之间设有横向导电性基板、n型热电转换元件及p型热电转换元件，电源正极与n型热电转换元件之间、电源负极与p型热电转换元件之间分别通过正极导电构件、负极导电构件连接，电源正极与电源负极之间通过外接导线向外输出电流电压；所述金属导电导管与电源正极连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，其特征在于所述液态磁流体发电组件还包括导热外壳，磁体n级、磁体s级分别设置在导热外壳的上、下两侧，液态磁流体管斜嵌式设置在导热外壳中，且沿着磁体n级与磁体s级之间的磁场方向呈垂直设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，其特征在于所述液态磁流体发电组件的外部设有电磁屏蔽壳，电磁屏蔽壳的外侧设有绝缘性陶瓷外壳。

4.根据权利要求1所述的一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，其特征在于所述电源正极与电源负极之间的两侧设有绝缘性陶瓷板，所述正极导电构件、负极导电构件设置在一侧绝缘性陶瓷板的内侧，横向导电性基板设置在另一侧绝缘性陶瓷板的内侧。

5.根据权利要求4所述的一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，其特征在于所述正极导电构件与负极导电构件之间通过纵向绝缘基板分隔开。

6.根据权利要求5所述的一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，其特征在于所述n型热电转换元件及p型热电转换元件分别设置在纵向绝缘基板的两侧，n型热电转换元件与正极导电构件之间、p型热电转换元件与负极导电构件之间均通过导电糊料相结合。

7.根据权利要求6所述的一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，其特征在于所述导电糊料与对应导电构件之间的结合层设有凹凸面结构。

技术总结
一种基于液态磁流体与热电材料结合的新型热电转换装置，属于热电转换技术领域。它包括液态磁流体发电组件及电热转换组件，液态磁流体发电组件包括磁体N级、磁体S级及液态磁流体管，液态磁流体管设置在磁体N级与磁体S级之间，液态磁流体管内部设有磁流体，液态磁流体管外接金属导电导管；电热转换组件包括电源正极及电源负极，电源正极与电源负极之间设有横向导电性基板、N型热电转换元件及P型热电转换元件；金属导电导管与电源正极连接。本技术结构设计提高了余热转换电的效率，丰富了热电转换的形式；适用于垃圾处理余热回收、锅炉余热回收、冶钢余热回收等多个场合，对资源的重复利用具有突出的价值。

技术研发人员：金恺诚,叶阳天,戴浩凯,蔡延伸,吕時雨,李亚飞,蔡姚杰
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：20230530
技术公布日：2024/1/15