[发明专利]一种具有相变储能层的多级热电模块

说明书

本发明涉及一种具有相变储能层的多级热电模块，该热电模块分为高温层、中温层和低温层三级。在高温层、中温层和低温层层间利用相变材料组成的储能层，通过相变材料的相态转变过程中伴随的吸热和放热来维持热电模块热端和冷端温差稳定，同时调节每一级热电材料的温度都处在其最佳性能的温度范围以提高热电模块的整体热电转换效率。

技术领域

本发明属于热电模块领域，涉及一种具有相变储能层的多级热电模块，特别涉及一种具有相变材料组成的储能层的多级热电模块。

背景技术

根据现有技术的热电模块，例如CN102308400A描述的热电模块中，分段的热电脚在脚的热侧使用高温材料，而在脚的冷侧使用低温材料，从而改进了热电模块的整体效率。对于热电材料，可分为低温、中等温度和高温热电材料三大类。不同种类的热电材料，其最佳性能的温度范围是不同的。在不同的温度范围使用不同的热电材料，可以提高热电模块的效率。同时，利用热电模块进行废热的再利用，存在热源的时间不稳定性，即单位时间输入热电模块的热量波动很大，很难将热电材料所处的温度维持在其最佳性能的温度范围。在传统的热电模块中，采用了多级结构以提高热电模块的效率。然而传统的多级结构缺乏有效的措施解决热源的时间不稳定性带来的热电模块热端和冷端温差不稳定和能量利用率低的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有相变储能层的多级热电模块，针对现有热电模块的不足，解决外部热源输入不稳定时热电模块热端和冷端温差不稳定的问题。

技术方案

一种具有相变储能层的多级热电模块，其特征在于包括高温层1、中温层3和低温层5；在高温层和中温层之间设有第一级储能层2，在中温层与低温层设有第二级储能层4；所述高温层1、中温层3和低温层5每一层包括上基板层6、功能层7和下基板层8，所述功能层7包括二层导电电极9、PN对10和隔热支承板11；二层导电电极9位于多个PN对10的上下，并采用串联的方式连接多个PN对10，二层导电电极9和多对PN对10镶嵌在隔热支承板11内；所述高温层1中的PN对10采用高温热电材料；所述中温层3中的PN对10采用中温热电材料；所述低温层5中的PN对10采用低温热电材料；

所述第一级储能层2和第二级储能层4包括上封装层13、储能单元层14、导热隔板层15和下封装层16，储能单元14镶嵌在与其尺寸相吻合的导热隔板15组成的棋盘格中，第一级储能层2与第二级储能层4的上封装层13的材料相同，第一级储能层2与第二级储能层4的下封装层16的材料相同，第一级储能层2与第二级储能层4的储能单元14和导热隔板15的材料不同；所述导热隔板15的材料选择原则为：使储能层12的热传导性能实现热电模块整体热电转换效率的最大化；所述储能单元14的材料选择：依据其实际工况以及各层PN对发挥其最佳性能的温度范围，通过储能单元14的储能使得热电模块整体热电转换效率的最大化。

所述导热隔板15组成棋盘格尺寸相同。

所述高温热电材料的工作温度高于1000K。

所述中温热电材料的工作温度范围为373K～1000K。

所述低温热电材料的温度的工作温度范围为373K以下。

有益效果

本发明提出的一种具有相变储能层的多级热电模块，该热电模块分为高温层、中温层和低温层三级。在高温层、中温层和低温层层间利用相变材料组成的储能层，通过相变材料的相态转变过程中伴随的吸热和放热来维持热电模块热端和冷端温差稳定，同时调节每一级热电材料的温度都处在其最佳性能的温度范围以提高热电模块的整体热电转换效率。

本发明的有益效果：

1、本发明采用的多级热电模块，实现了不同级的模块化封装，通过不同级的选择和组装，满足了不同工作环境的要求。