[发明专利]一种便携可穿戴的温差发电装置

说明书

本发明揭示了一种便携可穿戴的温差发电装置，由集热器、热电模块及散热器组成且总厚度小于10mm，热电模块运作于温差范围10℃~60℃，其中集热器包括底部热板和直接接触设于底部热板与热电模块热端面之间的导热基座，底部热板为丝网状的良热导体；散热器包括散热面和直接接触设于热电模块冷端面散热基座；热电模块为集成有稳压模块的芯片且芯片中设有间隔式密集阵列型的热电偶对，稳压模块外联储能单元、LED指示灯及USB插座。应用本发明温差发电装置，能够利用任何热能发电，无噪声、无消耗、体积小、夹层薄、方便穿戴携带、保存及组装，填补了可穿戴电子能源领域的空白，该产品绿色环保，适用范围广，工作寿命长，还适于野外单独使用或与炊具集成使用。

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种温差发电在可穿戴、便携式生活用品中新应用的实现方案，属于温差发电应用领域。

背景技术

传统的燃料能源正在一天天减少，它对环境造成的危害日益突出。目前，我国有七千万无电人口远离电网电力系统。当今全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构、提供可持续发展的能源、也可解决分布式发电的下乡问题。

发电技术的演变历史包括传统的水轮驱动的涡轮发电机，蒸汽驱动的发电机，内燃机发电发动机，及天然气驱动的涡轮发电机，烧煤的涡轮发电机，和原子能驱动的蒸汽涡轮发电机。 所有上述这些都会导致巨大的环境破坏诸如：洪水泛滥、空气或水污染。就此环保问题，我们必须做地球的减法节能减排，使其满足宏观环境环保的能源要求。在野外及远海作业、科考、探险、救援等活动经常需要便携式电源供应，目前常用的便携式电源如蓄电池、柴油发电机或折叠光伏板等在使用上有一定的局限性。比如，蓄电池的容量有限、供电不能持续；柴油发电机携带不便、需要消耗燃料。折叠式光伏板无法在夜间使用。

现有的技术方案中，有采用太阳能热发电的方式。平板集热器将太阳能中指定波段的热能进行收集，之后通过导热装置将热能传输给热电芯片的热端，热电芯片冷端的散热器多采用循环水作为冷却介质。这样的方式，受限于平板集热器的面积和散热器的位置的限制。

现有技术的缺点主要体现在：

1）所用设备比较昂贵，一次性投入成本高；或者设备比较特殊，部分属于专门为某种微型热电模块制作工艺而设计的设备，不易实现大批量生产。

2）制作工艺不是以市场上可以低价买到的热电块体材料为原料，而是以粉体或元素单质为原料，利用冷凝、粉体烧结、薄膜等制备技术进行合成，这就加大了技术难度和产品的质量风险。

3）工艺步骤较多，有的工艺跨越材料合成、精密机械加工和微电子等多个技术领域，产品质量管理不易进行。

4）部分工艺对操作人员的技术水平和熟练程度要求较高，运营成本高。

5）现有的微电子工艺制作在微型热电模块应用上普遍存在有效传热面积低的问题，导致功率密度一般较低。

近20年来，热电模块的微型化技术因其独特的应用背景受到了越来越广泛的关注。美、德、日等国相继开发了多种热电模块微型化的技术方案，并将其应用于便携式电源、海底探测器、气体传感器和医疗器械等领域。过去的解决方案是在边远地区携带很多电池；然而现在给边远地区有方便得多的解决方案。即使没有电网电力系统，人们现在可利用各种热源发电诸如用地热、工业废热、垃圾焚烧、矿山废热、原子能废热、及火热等。另外，在火星、月球探索等航天器正在使用温差发电设备。

发明内容

本发明的目的是提出一种便携可穿戴的温差发电装置，提供废热利用、温差发电在可穿戴、便携式生活用品领域的全面技术解决方案。