[发明专利]一种土壤温差发电实验装置

权利要求书

1.一种土壤温差发电实验装置，包括土壤容器(3)、土壤温度控制系统、土壤发电系统、数据采集及发射系统(2)、电阻(1)、电流变送器(S3)、热电偶和土壤温湿度传感器(S5)，其特征在于：

土壤容器(3)中放置土壤；该土壤温度控制系统包括发热电缆(5)、温控器(6)和外置测温探头(4)，发热电缆(5)采用S形布置在土壤容器(3)底部，通过温控器(6)连接电源，外置测温探头(4)放置在吸热翅片(7)附近；吸热翅片(7)、重力热管(8)、温差发电片(9)和套筒(10)组成土壤发电系统，吸热翅片(7)与重力热管(8)吸热端配合，温差发电片(9)通过套筒(10)贴合重力热管(8)散热端，8块温差发电片(9)串联组成电流回路，回路中接入电阻(1)和电流变送器(S3)，吸热翅片(7)与重力热管(8)吸热端埋在土壤容器(3)中的土壤中，与发热电缆(5)之间距离5cm，温差发电片(9)和重力热管(8)散热端露出土壤表面；第一热电偶(S1)贴合到温差发电片(9)冷端，第二热电偶(S2)贴合到重力热管(8)散热端，第三热电偶(S4)贴合到重力热管(8)中部，第四热电偶(S6)贴合到吸热翅片(7)远离重力热管位置，第五热电偶(S7)贴合到吸热翅片(7)靠近重力热管位置；土壤温湿度传感器(S5)放置在吸热翅片(7)所在土壤中；热电偶、土壤温湿度传感器(S5)、电流变送器(S3)均连接到数据采集及发射系统(2)；

接通温控器(6)电源，设定固定温度，发热电缆(5)开始对土壤加热，土壤温度升高，吸热翅片(7)从土壤中吸收热量传递给重力热管(8)吸热端，重力热管对热量进行传输，通过套筒(10)将热量传输到温差发电片(9)热端，与温差发电片(9)冷端形成温差，温差发电片(9)中产生电能，通过电阻(1)和电流变送器(S3)构成电流回路；当测温探头(4)处温度达到设定温度值时，温控器(6)断开发热电缆电源，停止对土壤加热，测温探头(4)处温度低于设定温度时温控器(6)又接通发热电缆电源，对土壤进行循环加热，将土壤温度维持在设定固定值，控制土壤温度高于空气温度；最后断开温控器(6)电源，土壤温度将下降直至室温；整个过程中各热电偶、土壤温湿度传感器(S5)和电流变送器(S3)将持续监测各位置的湿度、温度、电流、电压数据变化，数据采集及发射系统(2)实时采集土壤温湿度、金属温度、回路电流、回路电压数据，并通过GPRS无线通信网络将所述数据发送到物联网数据存储终端存储。

2.根据权利要求1所述的一种土壤温差发电实验装置，其特征在于可以在土壤温度低于空气温度条件下进行温差发电实验。

3.根据权利要求1所述的一种土壤温差发电实验装置，其特征在于重力热管(8)吸热端上附有吸热翅片(7)，吸热翅片(7)为矩形片状结构，由中心向四周直线延伸。

4.根据权利要求1所述的一种土壤温差发电实验装置，其特征在于在重力热管(8)散热端和温差发电片(9)之间采用了套筒(10)，套筒材料为银或铜。