[发明专利]温差交流发电装置及其发电方法

说明书

技术领域

本发明涉及温差发电技术领域，特别是涉及一种利用磁温差电效应的温差交流发电装置及其发电方法。

背景技术

随着石油、煤、天然气等不可再生能源的消耗及资源的枯竭和环境污染的加剧，人们希望通过对太阳能相关的新能源开发和对生产生活废热的回收利用等途径来解决日益严重的能源危机和环境负担。作为一个有效环境友好的发展方向，世界各发达国家正重视和推进温差发电技术在民用领域的普及、开始关注温差发电在废余热利用中的独特价值，将发展温差发电技术列为中长期能源开发计划。温差发电即由热直接发电，是基于温差电材料的Seebeck效应的一种绿色环保的发电技术，具有结构简单、无运动部件、无噪声、使用寿命长等特点。通过温差电效应转化的太阳能热发电可以利用更宽的太阳光谱能、是太阳能利用效率更高的方法；也可以将地热能、工业余废热、汽车尾气、生活废热等低品位能源转化成高品位的电能。因此，对包括低品位热源的利用成为温差发电技术研究开发的大方向。

原理上，温差发电元件是将两种不同热电材料的一端相接、作为高温结，两材料的另一端都处于低温状态、是两个低温端，当高温结所处的温度高于低温端的温度时、两个低温端之间会出现一个电动势（电压）。这样，温差电材料就通过Seebeck效应、将从高温端的热能直接转化成了电能。但由一个通常的温差发电元件产生的电动势很小、只有几到几百个微伏，而且是直流性质的，需要将成百上千个这样的结串联起来，构成一个所谓的温差电堆（athermopile）才能得到足够高的电压、起到一个可以实用的温差发电器的作用。比如，见专利WO/1980/001438(The thermopile is foprmed of a repetitive series ofthermocouples)。USA/PAT.NO.6,620,994（Thermoelectric generators：Multiplethermoelectric modules may be used in series and parallel to achieve the desiredvoltage and current outputs）。

具有这样结构特点的传统温差发电器，也伴随一个与生俱来的缺点，就是只要这成百上千个元件中的任何一个出故障断开，发电器就不能正常工作、无法再向负载提供电流。相比较来说，交流电具有可以通过变压器将低电压转换升高至器件工作电压的优点。我们可以利用这个特点，原理上只需将大数量的元件并联后接入变压器的输入端、从输出端得到所需的电压，即使其中某些元件出现故障，变压器仍有输出电压。当然，由于各个元件的温差电压很小，实际使用中，可以先将少量的元件串联、形成一个温差电压稍高的模块，再将这些模块并联起来接入变压器。但目前的已有技术都是采用在温差电堆的输出部分设置DC/AC逆变器、将直流电（压）转换为交流电（压）的方法（参见发明专利CN200810124210.6和CN201020558370.4），不仅整个装置相对复杂、而且需要额外消费掉一部分电力。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种温差交流发电装置及其发电方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用磁温差电效应产生交流电的温差交流发电装置及其发电方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种温差交流发电装置，所述温差交流发电装置包括用于产生可变磁场的磁场发生装置、以及若干位于所述可变磁场中的角形结构温差电元件，所述温差电元件由具有温差电效应的线状或片状磁性材料制成，角形结构的温差电元件包括第一边、第二边以及第一边和第二边相接形成的角部，所述角部放置区域的温度大于所述第一边和第二边的另一端部放置区域的温度。

作为本发明的进一步改进，所述温差电元件的第一边和第二边由同一种具有温差电效应的磁性材料弯折成型、或由具有不同温差电效应的磁性材料焊接成型，所述第一边和第二边的夹角为0~180°,所述角部为第一边和第二边的弯折部、或第一边和第二边的焊接部。

作为本发明的进一步改进，所述若干位于可变磁场中的角形结构温差电元件为相互串联或相互并联、或串联和并联的组合。

作为本发明的进一步改进，所述若干温差电元件顺次串联时连接成线圈状，前一个温差电元件的第二边的端部和后一个温差电元件的第一边端部电性连接；所述若干温差电元件并联时，温差电元件的第一边端部相互电性连接，温差电元件的第二边端部相互电性连接。