[发明专利]一种基于甲醇原位催化燃烧的热电发电系统

说明书

本发明涉及一种热电发电器件，特别涉及一种基于甲醇原位催化燃烧的热电发电系统，属于能源技术领域。本发明采用甲醇作为燃料，可有效提高系统的能量密度；采用催化燃烧作为热源，可提供优质稳定的热源，且相较于传统火焰燃烧，燃烧更加缓和，可有效提高系统续航能力；采用热电器件作为能量转换装置，可适用于各种使用环境，尤其是低温环境，温度越低，冷端散热效果越好，器件输出性能越好；并将催化热源与热电器件集成为一体，可减少热源与热电器件之间的热阻，提高热端导热能力。

技术领域

本发明涉及一种热电发电器件，特别涉及一种基于甲醇原位催化燃烧的热电发电系统，属于能源技术领域。

背景技术

随着物联网的发展以及分布式传感器的部署，对于便携式电源的需求越来越高。电池技术有望满足部分需求，但电池在低温使用环境中，能量和功率特性衰减严重，因此需要提出一种能够在低温使用环境中，具有长续航能力的便携式电源。另一种办法是采用高能量密度的碳氢燃料作为能量源，采用能量转换装置，释放电能，如燃料电池通过电化学反应把燃料所具有的化学能直接转换成电能，热光伏、热释电、热电转换等装置通过燃料燃烧释放能量，将热能转化为电能。其中热释电和热电转换装置目前的研究重点主要集中在废热回收上，热源品质无法得到保证，不利于制成便携式电源。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于甲醇原位催化燃烧的热电发电系统，该系统采用甲醇作为燃料，可有效提高系统的能量密度；采用催化燃烧作为热源，可提供优质稳定的热源，且相较于传统火焰燃烧，燃烧更加缓和，可有效提高系统续航能力；采用热电器件作为能量转换装置，可适用于各种使用环境，尤其是低温环境，温度越低，冷端散热效果越好，器件输出性能越好；并将催化热源与热电器件集成为一体，可减少热源与热电器件之间的热阻，提高热端导热能力。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于甲醇原位催化燃烧的热电发电系统，由柔性温差热电器件、催化燃烧器和燃料存储及释放装置构成；

催化燃烧器包括耐高温浆料和铂黑；将耐高温浆料采用丝网印刷的方式涂覆在基底一侧，作为铂黑与柔性基底的粘合剂，铂黑直接分散粘附在高温浆料上作为催化剂的活性成分。

所述柔性温差热电器件布置在基底的另一侧，包括布置在基底上的电极、异型电极、P型热电臂和N型热电臂；

P型热电臂和N型热电臂通过焊接的方式与基底上的电极和异型电极连接，形成热电单元，构成柔性温差热电器件；

燃料存储及释放装置用于存储和释放燃料，用以提供能量。

所述异型电极为具有梳齿状的L型结构；所述异型电极裸露在空气中，有利于温差热电器件冷端散热；

燃料存储及释放装置包括：顶盖、外壳、存储仓和释放层，顶盖具有中空结构，用于放置具有催化燃烧器的热电发电器件，实现燃料、催化装置、热电发电器件一体化设计，得到一种基于甲醇原位催化燃烧的热电发电系统；顶盖上设有进气口、记忆合金以及与记忆合金搭配使用的进气口开关滑块，其中记忆合金与催化燃烧器区域直接接触，进气口的开关取决于催化燃烧区域的温度；外壳、顶盖、具有催化燃烧器的热电发电器件形成独立空间，此空间内放置有燃料存储仓及与储存仓搭配使用的释放层；其中储存仓用于储存燃料，其顶部开设有矩阵通孔以及燃料注入口；所述释放层带有通道结构，所述通道用于气体释放；所述释放层一侧带有π型凸杆结构，作为甲醇开关，实现储存仓顶部矩阵通孔与释放层通道结构之间的位错关系，完成甲醇储存仓的开合；

基于甲醇原位催化燃烧的热电发电方法如下：