[发明专利]一种直接接触式热能直接发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及热能直接发电领域及半导体温差发电领域，特别涉及一种直接接触式热能直接发电装置。

背景技术

世界上存在大量的热能没有被合理开发与利用，例如广泛存在于工业领域的废热余热、遍布分布于地下的地热资源等。究其原因，是这类热源处于中低品位，且目前使用较为广泛的发电技术，如中低温朗肯循环发电系统，存在费用高、效率低，维护难，工质泄漏等缺点。

热能直接发电技术则是基于塞贝克效应，将热能直接转化为电能，无机械功转化，具有维护费用低，结构简单，易于模块化，对环境友好等特点，在利用中低品位热能时具有明显的技术优势。

其中，中国发明专利CN201210000277.5公开了一种超导液传热温差发电机。其包括热流体进口管、热流体出口管、冷流体进口管、冷流体出口管、换热器模块、半导体温差发电片、底座及固定支架Ⅰ、固定支架Ⅱ。超导液作为热端经过换热器内部将热量传到换热器平面上，形成高温端面；冷流体流经换热器内部在换热器平面上形成冷端面；半导体温差发电片并联或串联于冷热端面之间，换热器冷热端面交替排列；流体经过换热器时两端面形成温差而产生电能。美国专利US 2013/0213449AI公开了一种基于换热器结构的热能直接发电系统，通过换热器的导流结构使冷热流体在芯片两端面形成温差，进而产生电能。该发明具有结构紧凑，所需流体流量较小，换热效率高的特点。

上述专利的缺点在于：(1)热能直接发电芯片两端面与流体之间存在换热器板片，换热片与芯片之间需要填充导热介质，因此热阻较高，发电效率下降，发电芯片数量与整体规模增加，成本上升，占用空间也大幅上升；(2)由于上述专利都需要填充导热介质，因此需要定期拆卸补充导热介质，提高了维护成本；(3)芯片模块化程度低，在发电装置组装和拆卸过程中发电芯片易出现损坏。

相对于上述专利，本发明提出的发电装置，其发电芯片与冷热流体直接接触，无需填充任何导热介质，因此维护费用降低。此外，由于发电芯片与冷热流体直接接触，其热阻要远远低于上述专利，发电效率大幅提升，从而降低系统整体规模大小、节省空间、降低成本。最后，本发明所述一种直接接触式热能发电装置的模块化程度更高，每个发电单元能独立装配，便于发电装置的安装、拆卸和更换。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直接接触式热能直接发电装置，其利用平板换热器结构实现直接接触式温差发电。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

一种直接接触式热能直接发电装置，包括发电总成，所述发电总成能将热能直接转换成电能，所述发电总成由多个发电单元纵向交叉叠加装配而成，所述发电单元包括：下换热板、定位板、热能直接发电芯片以及上换热板，所述定位板设置于所述下换热板的上端面，所述热能直接发电芯片嵌设于所述定位板的下槽孔内，所述热能直接发电芯片的上端面与所述上换热板的上槽孔四周设置的密封垫圈相接触，所述发电单元为独立模块，相邻两个发电单元之间形成冷流体通道或热流体通道，流体能够通过槽孔与热能直接发电芯片一端面直接接触。

一种直接接触式热能直接发电装置，包括发电总成，所述发电总成由多个发电单元纵向交叉叠加装配而成，所述发电单元包括：下换热板、热能直接发电芯片以及上换热板，所述上换热板设置有上槽孔，所述上槽孔的四周设置有密封垫圈，所述下热板设置有与所述上换热板中上槽孔的位置相对应的槽孔，所述槽孔的四周设置有密封垫圈，所述热能直接发电芯片设置于上换热板的密封垫圈和下换热板的密封垫圈之间，所述发电单元为独立模块，一发电单元的第二水流通道密封垫圈与相邻的另一发电单元的发电芯片热能直接发电芯片之间形成冷流体通道或热流体通道，流体能够通过槽孔与热能直接发电芯片两端面直接接触。

优选地，所述上换热板的两侧设置有对称的四个流体通孔和多个上槽孔，在所述流体通孔的四周设置有第一水流通道密封垫圈，所述上换热板的两端设置有两个对称的上换热板模块固定孔。

优选地，所述下换热板的两侧设置有与所述上换热板相对应的四个流体通孔，在流体通孔的四周设置有第二水流通道密封垫圈，所述下换热板的两端设置有两个对称且与所述上换热板模块固定孔相对应的下换热板模块固定孔。

优选地，所述上换热板上设置第一固定孔和第二固定孔，所述下换热板上设置有第三固定孔，所述第三固定孔与所述第二固定孔位置相对应。