[发明专利]一种阶梯式温差发电片及其引脚高度确定方法有效
申请号: | 201810960413.2 | 申请日: | 2018-08-22 |
公开(公告)号: | CN109346595B | 公开(公告)日: | 2023-02-17 |
发明(设计)人: | 汪若尘;罗丁;余未;陈龙;孟祥鹏;孙泽宇 | 申请(专利权)人: | 江苏大学 |
主分类号: | H10N10/82 | 分类号: | H10N10/82;H10N10/17;H10N10/01 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 212013 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 阶梯 温差 发电 及其 引脚 高度 确定 方法 | ||
本发明公开了一种阶梯式温差发电片及其引脚高度确定方法,阶梯式温差发电片由上端水平陶瓷板、铜电极片、高度沿热流方向阶梯增加的PN结引脚和下端阶梯式陶瓷板组成;由于温差发电片的所有PN结引脚全部串联连接,当热流体流经温差发电片时,其温度沿着流动方向不断降低,使得上行方向的PN结输出电流高于下行方向的PN结输出电流。为了避免温差发电片的整体输出电流受制于其中一个最小的PN结输出电流,将温差发电片设计成阶梯状,PN结引脚高度较低的一侧位于热流体的上行方向,而引脚高度较高的一侧则位于热流体下行方向。同时,本发明提供一种PN结引脚在不同阶梯的高度计算方法,用于设计最优的引脚高度值,优化效果明显。
技术领域
本发明属于热电转换、热电回收、温差发电领域,具体涉及一种阶梯式温差发电片及其引脚高度确定方法,该方法能够提高温差发电片的整体输出。
背景技术
近年来,随着现代先进材料制备技术的出现,如纳米技术、复合材料等,热电材料的转换效率大幅提升,吸引了广泛研究者的注意,并将热电转换技术应用于热电回收领域(如航空航天、汽车尾气废热回收、工业废热回收等)。
温差发电片是热电回收中的核心发电单元,它由上下两端陶瓷板、热电材料制成的PN结引脚以及连接引脚间的铜导电片三部分组成,温差发电片的输出性能直接影响热电回收的性能。有学者为了提高PN结的输出电压,提出将四边形横截面的PN结改成六边形横截面的PN结、将PN结设计成变横截面积等,这些方法在一定程度上能提高温差发电片的输出电压等,但是这些结构一般具有结构复杂、制作困难等特点,难以实现工程应用。还有学者以温差发电片的拓扑连接关系为研究对象,为了不让温差发电器的整体输出受限于其中一较小的温差发电片输出,温差发电片之间采取串并联混合连接的方式。然而,温差发电片内部PN结引脚数众多,且引脚之间都采用串联连接的方式,当温差发电片置于热端换热器和冷端换热器之间时,其温差发电片的两端温差会沿着热流体流动方向不断降低,造成热流体下行方向的PN结输出电流低于上行方向的PN结输出电流,温差发电片内部引脚间的串联关系也会使得温差发电片的整体输出电流受限于其中最小的PN结输出电流。
发明内容
本发明的目的在于克服温差发电片整体输出电流会受限于最小PN结输出电流的影响,提出一种阶梯式温差发电片及其引脚高度确定方法,沿热流体流动方向阶梯增加PN结引脚的高度使得每一阶梯上的PN结引脚输出电流保持一致,从而提高温差发电片的整体输出。
本发明的目的通过如下技术方案实现:
一种阶梯式温差发电片,包括上端水平陶瓷板、铜电极片、高度沿热流方向阶梯增加的PN结引脚和下端阶梯式陶瓷板,下端陶瓷板与铜电极片的接触面为阶梯状;所述PN结引脚由铜电极片相互串联连接后,夹在上端水平陶瓷板和下端阶梯式陶瓷板中间;所述PN结引脚在每一阶梯上的列数R保持一致,且同一阶梯上的PN结引脚高度相同,不同阶梯上的PN结引脚高度不相同,其中,R由温差发电片PN结引脚的总列数Rall和阶梯数n决定,即:沿热流方向,阶梯式温差发电片分别为第1阶梯、第2阶梯、…第i阶梯…、第n阶梯,其中,第1阶梯上的PN结引脚高度最低,第n阶梯上的PN结引脚高度最高;第i阶梯的引脚高度为hi、下陶瓷板第i阶梯的高度为hci,且上陶瓷板的高度hc1和铜电极片的高度hco保持不变,hc1等于下陶瓷板第一阶梯的高度,各高度间满足下述关系:hc1+h1=hi+hci。
一种阶梯式温差发电片的引脚高度确定方法,确定第i阶梯PN结引脚的热端温度和冷端温度,由PN结引脚热端温度、冷端温度,计算第i阶梯的PN结输出电流,从而计算得到第i阶梯的引脚高度hi。
进一步,确定第i阶梯PN结引脚的热端温度的具体过程为:
计算热端换热器的内壁面温度Tiwh;
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于江苏大学,未经江苏大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201810960413.2/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 同类专利
- 热电模块-201880065937.3
- 古川智弘 - 京瓷株式会社
- 2018-10-24 - 2023-09-26 - H10N10/82
- 本公开的热电模块具备:具有相互对置的区域的一对支承基板(11、12);分别位于一对支承基板(11、12)的对置的一个主面上的布线导体(21、22);位于一对支承基板(11、12)的一个主面之间的多个热电元件(3);与位于一对支承基板(11、12)中的一个支承基板(11)的布线导体(21)接合的引线构件(4);以及将布线导体(21)与引线构件(4接合的导电性接合材料(5)。而且,引线构件(4)包括芯线(41)和比芯线(41)露出的前端部更靠后端侧覆盖芯线(41)的覆盖层(42),在与引线构件(4)的轴向垂直的截面处观察时,导电性接合材料(5)和布线导体(21)的接合界面的宽度在比远离热电元件(3)的一侧更靠接近热电元件(3)的一侧变窄。
- 一种特殊外接且高密封性的热电半导体模组及其制作方法-202310624062.9
- 冯林 - 浙江先导热电科技股份有限公司
- 2023-05-30 - 2023-09-22 - H10N10/82
- 本发明公开了一种特殊外接且高密封性的热电半导体模组,包括热电半导体模块,所述热电半导体模块包括吸热面陶瓷基板、放热面陶瓷基板以及设置在所述吸热面陶瓷基板和所述放热面陶瓷基板之间的P/N型半导体颗粒,所述放热面陶瓷基板上外接导线的位置相邻的两颗铜粒上设有导电孔,所述导电孔与外接导线的端子焊锡连接。本发明利用端子外接导线,由于没有导线的阻挡,热电半导体模块四周可以一次性封胶密封,显著提升了产品的密封性;通过端子母端的限位作用,确保热电半导体模块远离螺钉,避免螺钉压坏热电半导体模块导致产品失效;降低导线虚焊造成产品失效的风险,减少不良品产出;不受半导体颗粒高度限制,适用于大电流产品。
- 控制局部加热和冷却的系统-202011059799.3
- D·M·萨拉;P·W·亚历山大;N·L·约翰逊 - 通用汽车环球科技运作有限责任公司
- 2020-09-30 - 2023-08-18 - H10N10/82
- 本发明公开了控制局部加热和冷却的系统。一种热控制系统包括具有表面的部件。多个发热装置包括第一导电板、第二导电板和第三导电板、布置在第一导电板与第二导电板之间的第一半导体装置以及布置在第一导电板与第三导电板之间的第二半导体装置。第一半导体装置和第二半导体装置具有不同类型的掺杂。多个发热装置中的第一发热装置被布置成第一导电板邻近部件的表面定位。多个发热装置中的第二发热装置布置成第二导电板和第三导电板邻近部件的表面定位。多个发热装置中的第一发热装置和第二发热装置分别执行表面的加热和冷却。
- 热电模块及制造热电模块的方法-202210791072.7
- 金成汉;黄世渊;奇俊祐;郑钟镐;金汉 - 三星电机株式会社
- 2022-07-05 - 2023-06-13 - H10N10/82
- 本公开提供一种热电模块及制造热电模块的方法。所述热电模块包括:多个绝缘层的堆叠结构;多个热电元件,形成有介于所述多个热电元件之间的所述绝缘层并且包括第一型半导体器件、第二型半导体器件、连接到所述第一型半导体器件的第一电极、连接到所述第二型半导体器件的第二电极、以及连接所述第一型半导体器件和所述第二型半导体器件的连接电极;以及导电过孔,穿透所述绝缘层以连接所述多个热电元件中的彼此相邻的热电元件。
- 热电装置-202180065767.0
- 崔万休;李锺旼;李世运;赵容祥 - LG伊诺特有限公司
- 2021-07-20 - 2023-06-09 - H10N10/82
- 根据本发明一实施例的热电装置包括:第一基板;绝缘层,设置在第一基板之上;第一电极单元,设置在绝缘层之上;第一端子电极和第二端子电极,设置在绝缘层之上,并从第一电极单元朝向第一基板的第一外侧突出;半导体结构,设置在第一电极单元之上;第二电极单元,设置在半导体结构之上;以及第二基板单元,设置在第二电极单元之上。第二基板单元包括彼此分开设置的多个第二基板。所述第一电极单元包括:多个电极组,分别与所述多个第二基板在竖向上重叠;以及第一连接电极,连接所述多个电极组中的两个不同的电极组。第一连接电极的长边要比包括在所述多个电极组中的第一电极的长边更长。第一连接电极的至少一部分并不与所述多个第二基板在竖向上重叠。
- 一种柔性热电模块、热电发电机及热电模块制备方法-202310239714.7
- 张继业;陈加议;骆军;林晨 - 上海大学
- 2023-03-14 - 2023-06-06 - H10N10/82
- 本发明涉及一种柔性热电模块、热电发电机及热电模块制备方法,柔性热电模块,包括圆弧形电极(1)、N型热电臂(2)、P型热电臂(3)和半封装体(4);所述的圆弧形电极(1)、N型热电臂(2)、P型热电臂(3)和半封装体(4)均为柔性材料,半封装体(4)上设有球冠形凸台,N型热电臂(2)、P型热电臂(3)通过圆弧形电极(1)连接成Π型结构,并贴附在半封装体(4)的球冠形凸台表面,N型热电臂(2)和P型热电臂(3)的底端延伸出半封装体(4)底部,多个热电模块可通过并联或串联集成为更大的热电发电机。与现有技术相比,本发明可以建立有效温差,实现温差发电,并且具有优异的柔韧性,可以应用于各类弯曲热源表面的热量收集与转换。
- 一种阶梯式温差发电片及其引脚高度确定方法-201810960413.2
- 汪若尘;罗丁;余未;陈龙;孟祥鹏;孙泽宇 - 江苏大学
- 2018-08-22 - 2023-02-17 - H10N10/82
- 本发明公开了一种阶梯式温差发电片及其引脚高度确定方法,阶梯式温差发电片由上端水平陶瓷板、铜电极片、高度沿热流方向阶梯增加的PN结引脚和下端阶梯式陶瓷板组成;由于温差发电片的所有PN结引脚全部串联连接,当热流体流经温差发电片时,其温度沿着流动方向不断降低,使得上行方向的PN结输出电流高于下行方向的PN结输出电流。为了避免温差发电片的整体输出电流受制于其中一个最小的PN结输出电流,将温差发电片设计成阶梯状,PN结引脚高度较低的一侧位于热流体的上行方向,而引脚高度较高的一侧则位于热流体下行方向。同时,本发明提供一种PN结引脚在不同阶梯的高度计算方法,用于设计最优的引脚高度值,优化效果明显。
- 专利分类