通过电脉冲驱动的热电元件制造技术

装置可以包括电路以及耦合至电路的电气元件。电路可以包括：脉冲发生器，该脉冲发生器用于产生具有第一功率的电脉冲；和负载。电气元件可以被配置用于接收热，该热通过该电路而转变成电能，从而向负载施加比第一功率更大的第二功率。

Thermoelectric element driven by electric pulse

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过电脉冲驱动的热电元件
本专利技术涉及发电。更具体地，本专利技术涉及振荡驱动的热电发电。
技术介绍
热电式发电机依靠在电路的不同节点之间形成的热梯度来产生电能。在某些情况下，节点可能包括两种或更多种不相同的材料。在其他情况下，节点可能是单一材料的一部分。
技术实现思路
以下公开内容涉及热电发电的改善。本文所公开的实施方式提供了用于将热能转变成电能的方法和装置。在一种代表性实施方式中，一种装置可以包括：电路以及耦合至电路的电气元件。电路可以包括用于产生具有第一功率的电脉冲的脉冲发生器和负载。电气元件可以被配置为接收热，该热通过电路而转变成电能，从而向负载施加比第一功率更大的第二功率。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电气元件的至少一部分可以耦合至吸热器。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，热可以被施加至吸热器。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，热可以被施加至电气元件，使得在电气元件的至少一部分的长度上存在热梯度。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电气元件可以包括线，该线比电路内的、将电气元件耦合至其他电路部件的导体具有更大的规格(即，更宽的直径)。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，由脉冲发生器产生的电脉冲的一部分的电压关于时间的变化可以为至少每秒100伏。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电路还可以包括与电气元件串联连接的振荡器。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电路还可以包括与电气元件并联连接的振荡器。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电路还可以包括与电气元件串联连接的初级振荡器和次级振荡器。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，初级振荡器或次级振荡器中的至少一者可以是LC电路。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电脉冲的上升电压可以致使初级振荡器以第一频率进行振荡，以及致使次级振荡器以比第一频率更大的第二频率进行振荡。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电路还可以包括与次级振荡器串联连接的电感元件和/或电容器抽头。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，一种方法可以包括：产生电脉冲作为电路的输入，该电路包括第一部分和第二部分，该第一部分具有负载，该第二部分具有连接至负载的电气元件；在电气元件内吸收热；将所吸收的热转变成电能，以使电脉冲的功率增加；以及向负载施加功率增加的电脉冲。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电气元件的至少一部分可以耦合至吸热器。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，方法还可以包括将热施加至吸热器。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，方法还可以包括将热施加至电气元件，使得在电气元件的至少一部分的长度上存在热梯度。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电脉冲的一部分的电压关于时间的变化可以为至少每秒100伏。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电路的第一部分还可以包括与电气元件串联设置的振荡器。振荡器可以致使电路将所吸收的热转变成电能。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电路的第一部分还可以包括与电气元件串联连接的初级振荡器和次级振荡器。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，电脉冲的上升电压可以致使初级振荡器以第一频率进行振荡，以及致使次级振荡器以比第一频率更大的第二频率进行振荡。在所公开的实施方式的任一种实施方式中，产生电脉冲可以包括：在第一时间间隔期间，断开接地的第二开关以及然后闭合连接至电源的第一开关；以及在第二时间间隔期间，断开第一开关以及然后闭合第二开关。在另一种代表性实施方式中，一种装置可以包括电路以及耦合至电路的电气元件。电路可以包括用于产生电脉冲的脉冲发生器和耦合至脉冲发生器的初级振荡器。电路可以被配置为以比由脉冲发生器供应的功率更大的功率向负载供应电脉冲。在所公开的实施方式中的任一种实施方式中，电路还可以包括耦合至初级振荡器的次级振荡器。根据下面参考随附附图进行的详细描述，本专利技术的前述和其他目的、特征和优点将变得更加明了。附图说明图1是一种示例性热电发电系统的框图。图2是包括吸热器的另一种示例性热电发电系统的框图。图3是包括振荡器的另一种示例性热电发电系统的框图。图4是包括初级振荡器和次级振荡器的另一种示例性热电发电系统的框图。图5是包括LC振荡器的另一种示例性热电发电系统的框图。图6是另一种示例性热电发电系统的框图。图7是另一种示例性热电发电系统的框图。图8是另一种示例性热电发电系统的框图。图9是另一种示例性热电发电系统的框图。图10是图9的热电换能器中存在的电压的时序图。图11示出操作图1至图9的热电发电系统的一种示例性方法。具体实施方式本公开涉及可以用于热电发电的热电换能器的实施方式。传统热电设备是低效的将热能转变成电能的装置。这种低效率的原因之一是缺乏对由于扩散(例如，牛顿冷却)将热力从热源传输至吸热器的控制。然而，施加至热电导体的热的振荡源可以导致导体的热电效率显著提高。本文公开了对热电发电的各种改善。所公开的实施方式可以用于需要电的各种应用，诸如运输(例如，海上、地面、空中)，远程定位系统，包括物联网设备的自主供电，用于设备的感应、跟踪、通信、分析、处理和互操作性的供电，带有嵌入的电子器件的智能纺织品，可穿戴设备的供电，以及其他应用。另外，本文公开的实施方式可以用于电密集型应用和工艺，诸如水净化、垂直和传统农业、化学和石化处理、数据中心供电和冷却、设施和环境控制(例如，工业、商业、民用)。本文公开的实施方式还可以对现有电力基础设施进行补充，包括作为对以下的补充：太阳能场站基础设施、风和其他间歇性可再生能量系统、两用电源、数据中心、热管理或冷却机构(例如，吸热器)、用于能量存储装置的充电机构、照明电源，以及作为消费性电子器件(包括电信设备)的集成电源。另外，本文描述的实施方式可以与家用设备和工业设备诸如制冷和其他冷却应用(例如，空气调节)一起使用，以及与结构性表面或其他表面(例如，屋顶)结合。更一般地，无论外部连接的电源的可用性如何，可以由电气装置供电的任何对象均可以由本文公开的实施方式支持。图1示出热电发电系统或电路100的一种实施方式。电路100包括脉冲发生器102、电气元件104和负载106。脉冲发生器102可以是产生电脉冲的设备。在一些实施方式中，脉冲发生器102可以以周期性间隔产生连续的电脉冲流。理想地，脉冲发生器102产生电脉冲，其中由脉冲发生器输出的电压在短时间段内迅速增加。这可以用具有短上升时间的方波、或者正弦波、锯齿波或者具有高频的类似输出电压波来完成。电路100可以用由脉冲发生器102输出的、具有dV/dt小至100V/s的电脉冲来产生热电功率。结果表明，用频率低至4.7kHz并且在某些情况下低至900Hz的正弦信号可以获得良好的效率。然而，理想地，脉冲发生器102输出具有至少100V/μs或者优选地10,000至100,000V/μs或者更高的dV/dt的脉冲。当脉冲发生器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，所述装置包括：/n电路，所述电路包括：/n脉冲发生器，所述脉冲发生器用于产生具有第一功率的电脉冲，和/n负载；以及/n电气元件，所述电气元件耦合至所述电路；/n其中，所述电气元件被配置用于接收热，所述热通过所述电路而转变成电能，从而向所述负载施加比所述第一功率更大的第二功率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171004 US 62/568,2441.一种装置，所述装置包括：
电路，所述电路包括：
脉冲发生器，所述脉冲发生器用于产生具有第一功率的电脉冲，和
负载；以及
电气元件，所述电气元件耦合至所述电路；
其中，所述电气元件被配置用于接收热，所述热通过所述电路而转变成电能，从而向所述负载施加比所述第一功率更大的第二功率。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电气元件的至少一部分耦合至吸热器。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述热被施加至所述电气元件，使得在所述电气元件的至少一部分的长度上存在热梯度。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述电气元件包括线，由于所述线具有较大的规格、较长的长度以及表面积增加的非圆柱形状中的一者或更多者，所述线的表面积比所述电路内的、将所述电气元件耦合至其他电路部件的导体的表面积更大。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，由所述脉冲发生器产生的所述电脉冲的一部分的电压关于时间的变化为至少每秒100伏。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，所述电路还包括与所述电气元件串联连接的振荡器。


7.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，其中，所述电路还包括与所述电气元件串联连接的初级振荡器和次级振荡器。


8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·雷金纳德·卡弗，肖恩·威廉·雷诺兹，肖恩·克劳迪厄斯·哈勒，
申请(专利权)人：卡拉甄有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US