[实用新型]基于微尺度燃烧的便携式电源装置

说明书

技术领域：

本实用新型公开了一种基于微尺度燃烧的高效便携式电源装置,该装置利用微燃烧器为热源应用于热光伏发电以及温差发电，对热能进行了梯级利用，从而实现热-电转换功率的最大化。

背景技术：

人类社会生活中几乎90％左右的能源来自化石燃料燃烧，近几十年来，微型装置及其系统如传感器、微尺度飞行器、调节器、微型医疗器械、微泵、微型马达等在国防、科研、医疗和工业等领域应用广泛。上述装置、系统和产品均要求能量供应系统具有体积小、重量轻、能量密度高和持续时间长等特点，其动力需求功率范围在几毫瓦到几百瓦之间，现有的供能方式基本为一次碱性电池、可充电电池，以及高性能的新型电池等。自从1997微动力机电系统被提出来，由于基于燃料燃烧的微动力系统具有高能量密度的特点，因此，近几十年来此类基于燃烧的微动力系统成为国内、外研发机构的研究热点。而微燃烧器与传统电池相比较具有：价格低廉、保存期限长、能够提供更稳定的电压、再次添加燃料方便和比起一次性电池来环境友好等优点。

微燃烧发电的方式主要有热光伏发电和温差发电两种。热光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将热辐射直接转变为电能的一种技术。温差发电的原理为热电效应，即当热电模块的两端温度不相同时，材料中的电子或空穴会由高温区向低温区移动，从而产生电流或电荷堆积。然而，热光伏发电只能利用燃烧器壁面的高温辐射，中低温部分的能量无法利用。温差发电因为材料的限制，一般只能利用中低温区的能量。二者具有各自的优缺点。

发明内容：

本实用新型就是基于此背景下，结合热光伏装置及温差发电装置二者各自的优点，设计出一种对热能进行了梯级利用，从而实现热-电转换功率的最大化的电源装置。

基于微尺度燃烧的便携式电源装置，包括：预热通道1、2，混合腔3，微燃烧器4，热光伏发电模块5，还包括：温差发电模块6；燃烧废气从微燃烧器4中出来后，冲击在温差发电模块的下端面上。

燃烧废气从微燃烧器4出来后，可以首先经过一个XY方向截面积不断扩大的扩张通道10，增大了气体冲击的面积，有利于热量均匀分布于温差发电模块上，提高了温差发电的效率；所述扩张通道可以是在XZ方向截面为梯形。

还可以包括：温差发电模块固定板9，燃烧废气冲击在它的一个侧面，它的另一个侧面连接温差发电模块6的热端；散热器7，紧贴温差发电模块6的冷端。

所述预热通道、微燃烧器、热光伏发电模块在XY方向截面为扁平状矩形，长边方向平行阵列；预热通道的数量为2，分别为燃料预热通道和空气预热通道，分别位于阵列的两个最外端；2个预热通道的内侧分别紧贴布置2个热光伏发电模块，2个热光伏发电模块之间交错、均匀布置微燃烧器和热光伏发电模块。

所述混合腔位于预热通道与微燃烧器之间，混合腔中布置有交错的隔板，延长了气体通过的时间，有利于气体的充分混合。

本实用新型相对于现有技术的优点在于：由于常规的热光伏发电，燃烧器尾气温度较高(约500℃)，尾部固定温差发电模块，回收了部分废热；本实用新型结合了热光伏发电和温差发电二种热能利用方式各自的优点，将能源的利用效率大大提高。

附图说明：

图1是本实用新型实施例装置的微燃烧器主体部分的立体图，图中，X、Y、Z坐标轴相互垂直；X轴方向为预热通道、微燃烧器、热光伏发电模块平行阵列方向；Z轴方向为燃烧器内气流流动方向；Y轴为同时垂直于X和Y轴的方向。

图2是本实用新型实施例装置部件组成原理结构简图；图中，1代表燃料预热通道，2代表空气预热通道，3代表混合腔，4代表微燃烧器，5代表热光伏发电模块，6代表温差发电模块，7代表散热器，8代表风扇，9代表温差发电模块固定板，10代表扩张通道。

图3是图1的俯视图。

具体实施方式：

实施例：

基于微尺度燃烧的便携式电源装置，包括：预热通道1、2，混合腔3，微燃烧器4，热光伏发电模块5，还包括：

温差发电模块6；燃烧废气从微燃烧器4中出来后，首先经过一个XY方向截面积不断扩大的扩张通道10，增大了气体冲击的面积，有利于热量均匀分布于温差发电模块上，提高了温差发电的效率；所述扩张通道可以是在XZ方向截面为梯形；

温差发电模块固定板9，燃烧废气冲击在它的一个侧面，它的另一个侧面连接温差发电模块6的热端；散热器7，紧贴温差发电模块6的冷端；风扇8，位于散热器上，提高散热效果。