[发明专利]一种基于微细尺度燃烧的两级热光伏热电能源转化装置

说明书

本发明涉及微燃烧动力系统装置技术领域，公开了一种基于微细尺度燃烧的两级热光伏热电能源转化装置，包括微燃烧器(1)、发射器(2)、过滤器(3)、光伏电池(4)、热沉(5)、衔接装置(6)、余热回收室(7)、热交换器(8)、绝缘层(9)、第一导电片(10)、P型半导体(11)、N型半导体(12)、第二导电片(13)、绝缘层(14)和散热器(15)。本发明提供的基于微细尺度燃烧的两级热光伏热电能源转化装置，在高温燃烧段采用热光伏模组，中低温段采用余热回收结合热电模组，采用余热回收室结合热电模组，极大地减少热电系统中冷却装置对燃烧稳定性的影响，从而有效提高热电模组的温度差，实现热‑电能量高效转化。

技术领域

本发明涉及微燃烧动力系统装置技术领域，特别涉及一种基于微细尺度燃烧的两级热光伏热电能源转化装置。

背景技术

随着微机电系统(MEMS:micro-electro-mechanical systems)技术的快速发展，各种微机电装置层出不强，且被广泛应用于通信、航天航空、地址勘探、微型机器人、设备检测等众多军事和民用领域。然而，在机电设备的微型化进程中，传统的化学电池(如锂电池、铅酸电池、镍氢电池等)都无法满足机电设备的长时间运转需求，同时存在着环境污染、难以二次利用等问题，这些都大大制约了微机电设备的进一步发展。因此，开发出具有高能量密度、轻量化且能持续供给能量的动力源势在必行，这也迅速成为国内外科研工作者的研究焦点。微燃烧动力系统主要有三类：微燃烧热机系统(Micro engine)、微热光伏系统(MTPV system)和微热电系统(MTEG system)。热光伏系统是利用半导体材料的光生伏特效应将高温辐射源中的辐射能在回路中转变为电流，微热电系统是利用热电材料的Peltier–Seebeck效应在回路中将热能转变为电能。微热电系统的能量转化效率主要取决于热电材料自身的性质(Seebeck系数、电导率和导热率)以及热端和冷端之间的温度差。在微细尺度下，火焰的传播过程中存在着淬熄距离的限制、火焰传播过程中存在着一系列不稳定的火焰形态、以及在燃烧器中存在的吹熄极限等一些列不利于燃烧稳定的特性，这些都会导致微燃烧动力系统的能量输出低下。除燃烧室的燃烧性能外，微热光伏和微热电系统的能源转化效率还受到热光伏/热电材料的固有能源转化效率的限制以及工作温度等的影响。

发明内容

本发明提供了一种基于微细尺度燃烧的两级热光伏热电能源转化装置，在高温燃烧段采用热光伏模组，中低温段采用余热回收结合热电模组，采用余热回收室结合热电模组，能极大地减少热电系统中冷却装置对燃烧稳定性的影响，从而有效提高热电模组的温度差，实现热-电能量高效转化。

本发明提供了一种基于微细尺度燃烧的两级热光伏热电能源转化装置，包括微燃烧器(1)、发射器(2)、过滤器(3)、光伏电池(4)、热沉(5)、衔接装置(6)、余热回收室(7)、热交换器(8)、绝缘层(9)、第一导电片(10)、P型半导体(11)、N型半导体(12)、第二导电片(13)、绝缘层(14)和散热器(15)；

所述热沉(5)的一侧为锯齿状，所述热沉(5)上远离所述锯齿状的一侧为平面，所述光伏电池(4)和散热器(15)设置在所述热沉(5)平面的一侧，所述过滤器(3)设置在所述光伏电池(4)远离所述热沉(5)的一侧，所述绝缘层(14)设置在所述散热器(15)远离所述热沉(5)的一侧，所述第二导电片(13)设置在所述绝缘层(14)远离所述散热器(15)的一侧，所述P型半导体(11)和N型半导体(12)设置在所述第二导电片(13)远离所述绝缘层(14)的一侧，所述第一导电片(10)设置在所述P型半导体(11)和N型半导体(12)远离所述第二导电片(13)的一侧，所述绝缘层(9)设置在所述第一导电片(10)远离所述P型半导体(11)和N型半导体(12)的一侧，所述热交换器(8)设置在所述绝缘层(9)远离所述第一导电片(10)的一侧，所述余热回收室(7)设置在所述热交换器(8)远离所述绝缘层(9)的一侧，所述衔接装置(6)设置在与所述热交换器(8)相邻的一侧，所述衔接装置(6)用于连接所述余热回收室(7)和所述微燃烧器(1)，所述发射器(2)设置在所述微燃烧器(1)外表面。