[实用新型]两级温差发电的余热利用装置

说明书

本实用新型公开了一种两级温差发电的余热利用装置，包含了热源、半导体温差发电片、液流型热电化学电池系统。液流型热电化学电池系统由电解液、电极、散热器、水泵组成。半导体温差发电片热侧与热源接触，冷侧与电解液接触，在温差下进行一级发电。电解液在水泵作用下流经半导体温差发电片表面与散热器，分别形成高温、低温电解液。电极在高低温电解液中形成热电化学电池，在电解液温差下进行二级发电。本实用新型将两种温差发电技术联合使用，充分发挥了热电化学电池具有流动性与工作温区较低低的特性，同时实现了对半导体温差发电片的冷侧冷却和余能的二次利用，提高了半导体温差发电片的发电功率与余热的总体利用率。

技术领域

本实用新型涉及一种余热回收装置，尤其涉及一种两级温差发电的余热利用装置。

背景技术

半导体温差发电作为一种热电直接转换的技术，在余热回收利用领域得到了广泛的研究与应用。但由于半导体温差发电片本身厚度较小，在实际应用中，难以获得足够的温差。为了使冷端温度下降，通常采用精心设计的冷端换热面，使用强制风冷、水冷、热管等散热方式，其中水冷方式成本较低，效果也比较明显，在实际使用中较为常见。然而，水冷方式导致部分热量通过高温冷却水被耗散。为了进一步利用冷却水中的能量，余热的梯级利用是一种有效的解决思路。但梯级利用通常意味着要增加新的余热利用装置，增加了系统复杂性与体积，对系统可靠性与维修便利性提出了挑战，同时在一些有限空间的工业领域(如车用领域)无法使用。

热电化学电池是一种液体型的热电直接转换技术，通过电化学方式，将施加在电解液中的温差转化为电极上的电势差。热电化学电池的原理示意图如附图2所示，对铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液中，插入两根惰性电极，分别对两电极侧的电解液进行加热与制冷，即在电极上形成电势差，电子在外电路中流动，离子在电解液中移动，形成电流回路。具体原理为电极反应存在温度效应，对于同一电解液和电极，温度会影响电极反应的平衡，在不同的温度下，形成的电极电势不同，因此当两组电极与电解液存在温差时，就会产生电势差。由于电解液具有高温挥发显著或沸腾的特性，因此该技术仅用于溶液沸点以下的环境。另外，电解液拥有流动性，对各种复杂形状的热源表面有非常好的适应性，另外也可对电解液进行强制对流等操作。但热电化学电池存在一定问题，尤其是目前较低的输出功率阻碍着它的规模化运用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种两级温差发电的余热利用装置。

本实用新型采用如下方案：

一种两级温差发电的余热利用装置包含热源、半导体温差发电片和液流型热电化学电池系统，所述的液流型热电化学电池系统包括热端电解液区、冷端电解液区、电极、散热器、水泵；

所述的半导体温差发电片热侧与热源接触，冷侧与液流型热电化学电池系统中的热端电解液区接触；热端电解液区、散热器、冷端电解液区和水泵顺次循环连接形成回路，电解液在回路中循环流动；所述的电极有两个，分别位于热端电解液区、冷端电解液区内。

热源与电解液为半导体温差发电片提供温差，进行一级发电。电解液在水泵作用下循环于系统中，首先流经半导体温差发电片表面，吸收从表面传导出的热量，温度提升形成高温电解液，然后经散热器散热降温后，形成低温电解液。电极为容纳高温电解液与低温电解液的容器壁。处在高温电解液与低温电解液中的电极，由于电解液的温差，产生电势差，进行二级发电。两级发电的电能全部存储于储能装置中。

优选的，所述的电解液为铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液。

优选的，所述的电解液的背景溶液为氯化钾溶液。

优选的，所述的电极为石墨电极。

优选的，所述的热源包括热源管道、储热介质、储热槽壳体，热源管道设置在储热槽壳体内或与储热槽壳体接触，所述的储热槽壳体内填充储热介质；所述的储热槽壳体至少一个侧面设计为平板结构，所述的半导体温差发电片热侧与所述的储热槽壳体的平板结构侧面接触。