[发明专利]半导体温差发电系统

权利要求书

1.一种半导体温差发电系统，包括相变传热结构和温差发电模块，其特征在于，所述相变传热结构由高温蒸发段（1-1）、高温冷凝段（2-1）组成高温相变传热结构，由中温蒸发段（1-2）、中温冷凝段（2-2）组成中温相变传热结构，由低温蒸发段（1-3）、低温冷凝段（2-3）组成低温相变传热结构，每一组相变传热结构为一个封闭的循环系统；

所述温差发电模块由高温热电材料热端（3-1）、高温热电材料（4-1）和高温热电材料冷端（5-1）组成高温发电模块，由中温热电材料热端（3-2）、中温热电材料（4-2）、中温热电材料冷端（5-2）组成中温发电模块，由低温热电材料热端（3-3）、低温热电材料（4-3）、低温热电材料冷端（5-3）组成低温发电模块；

所述高温蒸发段（1-1）、中温蒸发段（1-2）和低温蒸发段（1-3）按照尾气温度由高到低依次放置在尾气通道（6）中；所述高温热电材料热端（3-1）、中温热电材料热端（3-2）、低温热电材料热端（3-3）和高温热电材料（4-1）、中温热电材料（4-2）、低温热电材料（4-3）及热电材料冷端（5）组成的高温、中温和低温温差发电模块分别设置在对应的高温冷凝段（2-1）、中温冷凝段（2-2）或者低温冷凝段（2-3）之间，热电材料冷端的外部设置有冷却通道（9）；所述高温、中温和低温温差发电模块每两块与一个冷却通道为一组，每个冷凝段之间设置有两组；

所述高温相变传热结构与高温热电材料的工作温度通常在400～500℃，选用正常沸点在此区间中且汽化潜热较高的工质，壳体材料选用不锈钢板，高温热电材料选用此温度区间中优值系数高的热电材料；

所述中温相变传热结构与中温热电材料的工作温度通常在250～400℃，选用正常沸点在此温度区间中且汽化潜热较高的工质，壳体采用铝、不锈钢或碳钢材料，中温热电材料选择此温度区间中优值系数高的热电材料；

所述低温相变传热结构与低温热电材料的工作温度通常在250℃以下，采用正常沸点在此区间中且汽化潜热较高的工质，壳体材料选用铜或者内壁经过处理的碳钢，低温热电材料为此区间中优值系数高的热电材料。

2.根据权利要求1的半导体温差发电系统，其特征在于，所述相变传热结构也可以由两组高温和低温相变传热结构组成，或者由多组相应温度的相变传热结构组成；所述温差发电模块与相变传热结构相适应，也可以由两组高温和低温发电模块组成，或者由多组相应温度的温差发电模块组成。

3.根据权利要求1的半导体温差发电系统，其特征在于，所述冷却通道（9）既可以采用水冷方式也可以采用空气冷却的方式。

4.根据权利要求1的半导体温差发电系统，其特征在于，所述高温相变工质为钠、钾、锂、银、铯或者铷，高温热电材料为SiGe、CoSb₃、CeFe₃RuSb₁₂、氧化物型热电材料、方钴矿型热电材料或者Half-Heusler化合物热电材料。

5.根据权利要求1的半导体温差发电系统，其特征在于，所述中温相变工质为萘、联苯、导热姆-A、导热姆-E或者汞，中温热电材料为PbTe、TAGS或者AlPdMn。

6.根据权利要求1的半导体温差发电系统，其特征在于，所述低温相变工质为己烷、丙酮、乙醇、甲醇、甲苯或者经化学处理后的水，低温热电材料为Bi₂Te₃、Sb₂Te₃、金属合金固溶体材料或者BiSbTe。