[发明专利]一种基于温差电效应的高效空气压缩装置

说明书

本发明公开了一种基于温差电效应的高效空气压缩装置，空压机包括壳体和排气管，排气管一端与空压机连通，另一端与储气装置连通，包括：温差发电模块，温差发电模块由半导体热材料组成，其一端与空压机的外壳和/或排气管导热连接，另一端设置于常温环境中或与冷却装置导热连接；储电模块，储电模块与温差发电模块点连接并形成储电回路。将温差发电模块直接装在空压机与储气装置之间，空压机产生的热量传导至壳体和排气管后可直接与温差发电模块的热端接触，温差发电模块的两端快速形成温差产生电能，并将电能存储在储电装置内，从而对空压机产生的低品质余热进行高效利用，具有良好的应用前景和适用范围。

技术领域

本发明涉工业压缩空气及技术领域，更具体的说是涉及一种基于 温差电效应的高效空气压缩装置。

背景技术

压缩空气是工业领域中应用最广泛的动力源之一，在大多数生产 型企业中，压缩空气的能源消耗占全部电力消耗的10％～35％。

空压机运行时会产生大量的压缩热，压缩热消耗的能量占机组运 行功率的85％以上。其中，一部分热量进入空气机的排气管，排气温 度约为80～120℃，属于低品质余热，一般230℃，可利用率低，绝大 部分热量通过机组的风冷或水冷系统释放到大气当中，既造成了资源 的浪费，也对环境产生了污染。因此提高压缩机能耗的利用率、回收 低品质余热对工业节能具有十分重要的意义。

半导体温差发电是利用塞贝克效应将热能转换为电能的装置，将 两种不同类型的半导体热电材料P型和N型(P型是富空穴材料，N型 是富电子材料)相连形成一个PN结，一端与高温环境导热连接，另 一端置于低温环境内，在热激发作用下P(N)型材料高温端空穴(电 子)浓度高于低温端，因此在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就 开始向低温端扩散，从而形成电动势。

针对上述情况，本领域人员提出利用半导体温差发电解决低品质 余热利用问题，专利201521138716.4提出高温高压空气经管道流入另 设的温差发电机以利用温差发电，其存在以下问题：空压机的余热品 质本就不高，再经管道运输，必定会浪费大部分余热，因此利用温差 发电的可行性不高；

有鉴于此，如何提供一种空压机低品质余热利用率高的半导体温 差发电装置，是本领域人员亟需解决的一个技术问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题 之一。

本发明的一个目的在于提出一种基于温差电效应的高效空气压 缩装置，空压机包括壳体和排气管，排气管一端与空压机连通，另一 端与储气装置连通，包括：

温差发电模块，所述温差发电模块由半导体热材料组成，其一端 与所述空压机的外壳和/或排气管导热连接，另一端设置于常温环境 中或与冷却装置导热连接；

储电模块，所述储电模块与所述温差发电模块点连接并形成储电 回路。

本发明的有益效果是：

将温差发电模块直接装在空压机与储气装置之间，空压机产生的 热量传导至壳体和排气管后可直接与温差发电模块的热端接触，温差 发电模块的两端快速形成温差产生电能，并将电能存储在储电装置内， 从而对空压机产生的低品质余热进行高效利用，具有良好的应用前景 和适用范围。

在上述技术方案中，温差发电模块的另一端也可以设置在低温环 境中，该低温环境的温度可根据温差发电模块的热端温度灵活调整。

进一步的，温差发电模块具体采用的半导体热材料由两端的温差决定，温 差发电材料的优值(式中α为塞贝克系数，σ为电导率，λ为热导率) 应较高；