一种低温储热型热电转换装置的制作方法

本发明涉及一种热电转换装置，尤其涉及一种低温储热型热电转换装置，属于能源利用的技术领域。

背景技术：

由于常规能源的有限性和环境问题的日益严峻性，太阳能作为一种环保型可再生能源得到了越来越广泛的研究与应用。然而，太阳能受季节、地理纬度以及昼夜等因素的影响，存在间歇性的问题，造成了能源的浪费，因此对能量的存储显得尤为重要。

技术实现要素：

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种低温储热型热电转换装置，实现太阳辐射热能存储的同时，还可将存储的热能输出为电能。

技术方案：一种低温储热型热电转换装置，包括太阳能集热器、相变储热器、外水管、热电发生器；所述相变储热器包括储热盒，及设置在所述储热盒内的传热工质盘管、内水管、相变储热介质；所述太阳能集热器盖设在所述相变储热器上，并连接所述传热工质盘管；所述外水管连通所述内水管形成循环，且所述外水管上设置有连接外部水源的冷水入口；所述热电发生器连接在所述外水管上，且邻近所述储热盒。

本发明的原理是：本发明的热电转换装置包括储热过程和热电转换过程，其中储热过程包括：太阳能集热器将接收到的光能转化为热能，并通过传热工质盘管将热能传递到相变储热器中，提升其内部温度，通过相变储热介质进行显热储热，待升温至足够温度时，相变储热介质发生潜热相变，从而完成储热过程。而进行热电转换过程时：冷水源由冷水入口进入后，依次经外水管-内水管-外水管形成水循环，当水源流经内水管时，受相变储热介质影响，变为热水，热水流经外水管，热量被热电发生器吸收，转化为电力使用，而经过该换热过程后，水管内的水温度下降，再回流至内水管形成循环利用，蒸发的水份可通过水源入口补充，从而完成整个热电转换过程。

进一步的，所述传热工质盘管竖向设置，所述内水管水平设置，且位于所述储热盒的中部位置，以提升换热效率。

进一步的，所述相变储热介质采用石蜡，石蜡的熔点为50-57℃，且多次吸放热后相变温度和相变潜热变化很小，因此冷水经盘管受热后会上升至较低的温度，蓄热稳定性好。

进一步的，所述热电发生器为半导体发电器，所述半导体发电器包括基体、引出线、导流片、多个p型半导体和n型半导体，多个所述p型半导体和n型半导体交错固定在所述基体上，且相邻的所述p型半导体和n型半导体通过所述导流片串联，所述基体上开设有散热孔，串联的所述p型半导体和n型半导体产生的电能通过所述引出线输出，多个p型半导体和n型半导体的顶端嵌于所述外水管内、底端远离所述外水管。本结构中，多个p型半导体和n型半导体的顶端嵌于所述外水管内，形成热端面，基体远离外水管，并通过散热孔散热，形成冷端面，p型半导体和n型半导体中的电子由于热扩散效应从高温处向低温处扩散，使p型半导体和n型半导体分别产生电动势，最终电能通过引出线输出，可供存储或用户使用。

进一步的，所述基体采用陶瓷基体，具有良好的散热性能。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：利用低温储能材料对太阳辐射能进行存储，再通过半导体发电器将存储的热能转换为电能，结构简单，操作方便，过程无污染且可有效提高能源利用效率。同时，通过稳定的低温储热，可对太阳能进行充分利用，提高全天候发电。此外，蓄热过程中，水温相对较低，因此管道体积小，管理维护方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为石蜡相变蓄能过程的模拟-实验对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种低温储热型热电转换装置，如附图1所示，包括太阳能集热器1、相变储热器2、外水管3、热电发生器4。

相变储热器2包括储热盒21，及设置在储热盒21内的传热工质盘管22、内水管23、相变储热介质24。太阳能集热器1盖设在相变储热器2上，并连接传热工质盘管22。外水管3连通内水管23形成循环，且外水管3上设置有连接外部水源的冷水入口31。热电发生器4连接在外水管3上，且邻近储热盒21。热电发生器4具体采用半导体发电器，半导体发电器包括基体41、引出线42、导流片43、多个p型半导体44和n型半导体45，多个p型半导体44和n型半导体45交错固定在基体41上，且相邻的p型半导体44和n型半导体45通过导流片43串联，基体41上开设有散热孔41a，串联的p型半导体44和n型半导体45产生的电能通过引出线42输出，多个p型半导体44和n型半导体45的顶端嵌于外水管3内、底端远离外水管3，基体41采用陶瓷基体。

本实施例中，为提升换热效率，传热工质盘管22竖向设置，内水管23水平设置，且位于储热盒21的中部位置，且传热工质盘管22和内水管23均以s型结构设置，提升换热面积。

本实施例中，对相变储热介质进行了优选，具体的，相变储热介质24优选采用石蜡。如附图2所示，石蜡在不到50分钟内达到熔点，且在之后的很长一段时间内温度上升不超过5℃，说明其蓄热性能好以及蓄热稳定。

本实施例的低温储热型热电转换装置使用时，包括储热过程和热电转换过程，其中储热过程包括：太阳能集热器将接收到的光能转化为热能，并通过传热工质盘管将热能传递到相变储热器中，提升其内部温度，通过相变储热介质进行显热储热，待升温至足够温度时，相变储热介质发生潜热相变，从而完成储热过程。而进行热电转换过程时：冷水源由冷水入口进入后，依次经外水管-内水管-外水管形成水循环，当水源流经内水管时，受相变储热介质影响，变为热水，当水从流入外水管后，在半导体发电器处，由于多个p型半导体和n型半导体的顶端嵌于外水管内、底端远离外水管，使p型半导体和n型半导体的顶端形成热端面，基体形成冷端面，p型半导体和n型半导体中的电子由于热扩散效应从高温处向低温处扩散，使p型半导体和n型半导体分别产生电动势，在导流片的串联下，形成的电能通过引出线输出。而经过该热电转换过程后，水管内的水温度下降，再回流至内水管形成循环利用，蒸发的水份可通过水源入口补充，从而完成整个热电转换过程。

本实施例利用低温储能材料对太阳辐射能进行存储，再通过半导体发电器将存储的热能转换为电能，结构简单，操作方便，过程无污染且可有效提高能源利用效率。同时，通过稳定的低温储热，可对太阳能进行充分利用，提高全天候发电。此外，蓄热过程中，水温相对较低，因此管道体积小，管理维护方便。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种低温储热型热电转换装置，包括太阳能集热器、相变储热器、外水管、热电发生器；所述相变储热器包括储热盒，及设置在所述储热盒内的传热工质盘管、内水管、相变储热介质；所述太阳能集热器盖设在所述相变储热器上，并连接所述传热工质盘管；所述外水管连通所述内水管形成循环，且所述外水管上设置有连接外部水源的冷水入口；所述热电发生器连接在所述外水管上，且邻近所述储热盒。本发明优点：利用低温储能材料对太阳辐射能进行存储，再通过半导体发电器将存储的热能转换为电能，结构简单，操作方便，过程无污染且可有效提高能源利用效率。

技术研发人员：王超颖;顾璠
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2019.06.03
技术公布日：2019.10.25