[发明专利]一种热电换能器及基于该热电换能器的发电路面结构

说明书

技术领域

本发明属于道路领域，具体涉及一种热电换能器及基于该热电换能器的发电路面结构。

背景技术

现有环境和能源问题日益严峻，能源短缺已受到人们的高度关注，为解决这一问题，人们把目光大量投向开发可具有发电功能的沥青路面。

目前对发电路面的研究已取得了不少成果，但通常是将压电晶体、液体可变形体等埋设到路面中，或者利用切割磁感线。这些技术很难保证压电晶体在路面施工时不被破坏，且不易重复利用，同时利用切割磁感线的发电路面，在发电电棒布设时，会对路面造成一定程度的破坏，降低路面使用性能。

以上研究成果，多是针对沥青路面所承受的荷载而言，忽略了沥青混凝土的热能储量优势，沥青作为一种吸热材料，比水泥路面及土壤、植被可吸收更多的热量，且反射率小，蒸发耗热少，热量传导快，而辐射散失热量较慢，尤其夏季，更加剧了路面的“热岛效应”。且路面持续高温可造成沥青混凝土的承载能力下降，降低路面路用性能。近年来，已有学者提出在沥青混凝土路表面涂布一层降温材料或在沥青混凝土中添加可降温材料，这些虽能收获一定功效，但沥青混凝土仍能吸收较多热量并且路面降温速度缓慢，同时不能将路面吸收的热量进行有效的利用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种热电换能器及基于该热电换能器的发电路面结构，该热电换能器的热电转换效率高，该发电路结构可以加快路面的降温速度，提高路面的路用性能，并且可将路面的热能转换为电能，缓解现有的能源问题。

为达到上述目的，本发明所述的热电换能器包括P部件、N部件以及设置于P部件及N部件端面上的电极；

所述P部件通过黄铁矿粉料制作而成，黄铁矿粉料的热电系数为正值；

所述N部件通过方铅矿粉料制作而成，方铅矿粉料的热电系数为负值。

所述黄铁矿粉料内掺杂有电气石粉料，其中电气石粉料与黄铁矿粉料的比例为1∶1～1∶3，电气石粉料的热电系数为正值。

相应的，本发明还提供了一种发电路面结构，包括上面层、下面层、蓄电池以及若干热电换能器，上面层设于下面层的上部，热电换能器的上下两端分别嵌入于上面层及下面层内，蓄电池及所有热电换能器依次组成了一个串联回路。

所述上面层为热供应源的沥青混凝土层；

所述下面层为热能消耗的沥青混凝土层。

所述热电换能器的一半内嵌于上面层内，热电换能器的另一半内嵌于下面层内。

所述上面层的厚度为3cm～5cm；

所述下面层的厚度为5cm～7cm。

所述热电换能器沿上面层及下面层形成的温度梯度方向布置。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的热电换能器以黄铁矿粉料、电气石粉料及方铅矿粉料为原材料制作而成，成本低，并且制备的热电换能器的热电转换效率高，同时黄铁矿粉料、电气石粉料及方铅矿粉料无污染，且具有较高的机械化学稳定性，无饱和极限，可持续循环使用。本发明所述的发电路面结构包括上面层、下面层及热电换能器，热电换能器的两端分别内嵌于上面层及下面层内，热电换能器将路面吸收的热量转换为电能，并通过蓄电池进行存储，可以有效的缓解环境及能源问题，同时降低路面的“热岛效应”，加速路面温度的降低，减少行车荷载破坏，延长路面使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为上面层、2为下面层、3为热电换能器、4为蓄电池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的热电换能器包括P部件、N部件以及设置于P部件及N部件端面上的电极；所述P部件通过黄铁矿粉料制作而成，黄铁矿粉料的热电系数为正值；所述N部件通过方铅矿粉料制作而成，其中方铅矿粉料的热电系数为负值，黄铁矿粉料内掺杂有电气石粉料，其中电气石粉料与黄铁矿粉料的比例为1∶1～1∶3，电气石粉料的热电系数为正值。

本发明所述的发电路面结构包括上面层1、下面层2、蓄电池4以及若干热电换能器3，上面层1设于下面层2的上部，热电换能器3的上下两端分别嵌入于上面层1及下面层2内，蓄电池4及所有热电换能器3依次组成了一个串联回路，上面层1为热供应源的沥青混凝土层；所述下面层2为热能消耗的沥青混凝土层，热电换能器3的一半内嵌于上面层1内，热电换能器3的另一半内嵌于下面层2内。所述上面层1的厚度为3cm～5cm；所述下面层2的厚度为5cm～7cm，热电换能器3沿上面层1及下面层2形成的温度梯度方向布置。