[发明专利]一种利用人体呼吸温差进行发电的装置

说明书

技术领域

本发明涉及温差发电领域，具体涉及一种利用人体呼吸温差进行发电的装置。

背景技术

温差发电技术是利用温差直接将热能转化为电能的全固态能量转化发电装置，并产生电能的一门技术。具有设备简单，操作方便，不依赖燃料和放射性同位素等特点，仅靠温度差便可发电而获取能量，且无需机械驱动，具有无零件损耗、无噪音、无污染、无磨损、重量轻、使用寿命长等特点。已经成为国际上新能源的研究前沿，被公认为继太阳能发电和风力发电之后的第三种清洁能源发电方式。但长期以来，由于受热电转换效率的制约和成本的限制，温差发电技术主要应用在航天和军事等尖端领域。近年来，一批高性能热电转换材料的出现，如半导体材料，为温差发电技术在工业和民用产业的应用提供了可能。世界一些发达国家已先后开展了相关研究，尤其是日本，温差发电技术被作为一种能源和环境的战略技术得到了大力支持和发展，在热电陶瓷转换材料方面，处于世界领先地位。温差发电技术具有较多优点，在低品位热能利用方面具有独特的优势和良好的应用前景，应大力发展温差发电技术，以提高能源的利用水平和效率。

人类主要是通过利用各种自然资源来获取能源，但人类的自身也是产生能量的来源，已有利用人体热能进行温差发电的报道，如利用皮肤与外界温度的温差而制造的手表。接触人体皮肤的手表内侧部分，一探测到体温，便利用与 外界接触部分的表面温差进行发电。当外面的温度较体温低时，便产生电流储存在电池里，供手表使用。这种手表若以每天带10小时计算，三个星期就可以充满电，即使不带在身上，也可以连续使用1年左右的时间。还有利用人体热能为助听器、袖珍电视机、袖珍收音机、微型发报机做电源进行正常的工作。以人体热电池供电的收发报机来说，体积只有半个火柴盒大小，输出功率5微瓦，作用距离可达16公里。但呼吸这一自然过程也会产生巨大的能量。呼吸是人体赖以生存的必不可少的过程，人体时时刻刻都在呼吸，正常成年人平均每分钟20-30次，每次呼进与呼出的气体量在400-500ml，吸进的气体温度为外界环境的温度，呼出气体的温度在35℃左右，冬季的呼出与吸入气体的温差可达40-50℃。这一潜在而又具有利用价值的能量一直被人们忽视，若把这部分能量充分利用起来，进行温差发电，将会产生巨大的经济和社会效益。许多户外运动或作业场所远离生活区：如登山、科学考察等和矿井等都需要用到可充电设备如手机、探灯等才能进行工作。这些充电设备的充电电池一次性的工作寿命在几小时和几天时间不等，由于工作环境的限制往往不能及时充电，通过呼吸温差发电装置为这些用电设备充电，将是一种实用而又便捷的获取电力的方式。利用人体呼吸过程进行发电的方法与装置还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种可以为用电设备充电的利用人体呼吸温差进行发电的装置。

本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：

一种利用人体呼吸温差进行发电的装置，包括发电装置外壳和发电装置主体两部分。其中，发电装置主体包括内侧具有凹槽的气流通道、位于气流通道进出口的单向阀和位于气流通道内侧凹槽内的半导体温差热电组件，半导体温差热电组件将气流通道分成冷气流通道和热气流通道。

上述利用人体呼吸温差进行发电的装置中，所述半导体温差热电组件由两只以上半导体温差发电模块以并联或串联方式组成；其中，所述温差发电模块由以串联方式连接的100～400个半导体热电晶体棒、导线、导流片和绝缘导热片组成；所述半导体热电晶体棒由Bi₂Te₃基掺杂的N型热电材料和P型热电材料组成。

上述利用人体呼吸温差进行发电的装置中，所述单向阀由聚烯烃类材料制成，用胶黏剂黏贴在冷气流通道的远口端和热气流通道的近口端；单向阀优选由聚四氟乙烯、橡胶、氟树脂、硅树脂或聚碳酸酯制成。

上述利用人体呼吸温差进行发电的装置中，所述气流通道的壳体材料为轻质合金类材料，优选镁铝合金。

本发明利用人体呼吸温差进行发电的装置中，冷气流通道和热气流通道具有单向性，即：吸气时，冷气流通道内的单向阀打开，热气流通道内的单向阀关闭，外界气体由冷气流通道流入；呼气时，热气流通道的单向阀打开，冷气流通道内的单向阀关闭，呼出的气体由热气流通道排出。利用本发明装置进行发电的方法，是以呼出的热气体为热源，以吸入的冷气体为冷源，半导体温差发电模块把气流通道划分成多个冷气流通道和热气流通道，在呼吸过程中，温差发电模块的两端分别与冷气流和热气流充分接触，半导体温差发电模块两端由温差而产生电势差，从而发电。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：