一种基于光谱调节的全天候温差发电装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光谱调节的全天候温差发电装置及其制备方法，涉及使用可再生能源的热电发电技术领域，辐射制冷装置背光倾斜设置于支架顶部；辐射制冷装置包括辐射制冷薄膜、镀银金属层以及由亚克力板和透明聚乙烯薄膜层构成的第一密封空腔；辐射制冷薄膜附着在镀银金属层上表面构成辐射制冷器；太阳能吸收装置向阳倾斜设置于支架顶部；太阳能吸收装置包括炭黑金属层和气凝胶层以及由二氧化硅层和亚克力板构成的第二密封空腔；炭黑金属层下表面与气凝胶层构成温差腔室；在辐射制冷装置与太阳能吸收装置之间设置有温差发电组件来进行热量交换；该发电装置充分利用太阳能与辐射制冷，不耗费其他能源，可以全天运行。可以全天运行。可以全天运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光谱调节的全天候温差发电装置及其制备方法


[0001]本专利技术涉及使用可再生能源的热电发电
，具体涉及一种基于光谱调节的全天候温差发电装置及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人类社会发展，环境问题越来越突出，节能减排越来越重要。太阳能作为清洁能源，具有总量丰富，分布广泛，环保绿色等特点，是取代化石燃料，实现节能减排的重要能源，但是太阳能具有时间上的不稳定性，无法夜间利用。
[0003]大气中的水蒸气、甲烷、二氧化碳以及尘埃等在中红外辐射波段与电磁波会产生相互作用，包括强烈的吸收、反射和散射，从而一定程度上阻碍了地球表面的热辐射向低温外太空逃逸。然而，在某些特殊波段内，比如8
‑
13μm波段，大气层对电磁波具有很高的透过率，所以这些波段通常被称为“大气窗口”波段。宇宙空间的温度接近绝对零度，代表了大量的可再生热力学资源，同时也表现为最终的散热器。与其他制冷方式相比，辐射制冷不消耗能量，通过辐射的方式将热量直接散失到外太空。
[0004]温差发电技术是基于塞贝克效应(Seebeck效应)将热能直接转换为电能的技术，具有无机械转动装置、工作时无噪音、无污染等优点，塞贝克效应是指由于两种不同电导体或半导体的温度差引起两种物质之间的电势差的热电现象。温差发电技术是一种利用高、低温热源之间的温差，使半导体产生直流电压，利用塞贝尔效应将热能直接转换为电能的技术。为此提出一种基于光谱调节的全天候温差发电装置及其制备方法以解决以上问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于光谱调节的温差发电装置及其制备方法，通过对可见光和“大气窗口”进行光谱调节，冷端由辐射制冷技术提供冷量，热端对太阳能进行吸收提供热量进而产生温差，从而使温差发电片产生电动势，解决现有技术中存在的问题。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0007]一种基于光谱调节的全天候温差发电装置，包括：
[0008]支架，放置于地面上；
[0009]辐射制冷装置，倾斜设置于所述支架上一侧，所述辐射制冷装置包括：
[0010]第一密封空腔，底端连接于所述支架，其顶端连接有温差发电组件，所述第一密封空腔顶层设置有透明聚乙烯薄膜层；
[0011]镀银金属层，设置于所述第一密封空腔内，且与所述透明聚乙烯薄膜层平行不接触；所述镀银金属层上端与所述温差发电组件相接触；所述镀银金属层的上表面附着有辐射制冷薄膜；
[0012]太阳能吸收装置，倾斜设置于所述支架上另一侧；所述太阳能吸收装置包括：
[0013]第二密封空腔，底端连接于所述支架，其顶端与所述温差发电组件相连接，所述第
二密封空腔顶层设置有二氧化硅层；
[0014]炭黑金属层，设置于所述第二密封空腔内，且与所述二氧化硅层平行且互不接触，所述炭黑金属层上端与所述温差发电组件相接触。
[0015]进一步地，还包括：
[0016]亚克力板，分别与聚乙烯薄膜和二氧化硅构成所述第一密封空腔与第二密封空腔
[0017]气凝胶层，设置于所述第二密封空腔的底层上。
[0018]进一步地，基于一种基于光谱调节的全天候温差发电装置的制备方法，包括以下步骤：
[0019]辐射制冷装置背光倾斜25
‑
35
°
设置于支架顶部；辐射制冷装置包括辐射制冷薄膜、镀银金属层以及由亚克力板和透明聚乙烯薄膜层构成的第一密封空腔；
[0020]辐射制冷薄膜附着在镀银金属层上表面构成辐射制冷器；辐射制冷器上表面与透明聚乙烯薄膜层之间构成空气层，辐射制冷器下表面与亚克力板构成的密封空腔之间同样构成空气层，其中透明聚乙烯层一侧直面天空；
[0021]太阳能吸收装置向阳倾斜25
‑
35
°
设置于支架顶部；太阳能吸收装置包括炭黑金属层和气凝胶层以及由二氧化硅层和亚克力板构成的第二密封空腔；
[0022]炭黑金属层下表面与气凝胶层构成温差腔室，炭黑金属层上表面与二氧化硅层之间构成空气层，其中二氧化硅层一侧直面天空，通过温差腔室来吸收太阳能；
[0023]在辐射制冷装置与太阳能吸收装置之间设置有温差发电组件，将镀银金属层上端和炭黑金属层上端分别与温差发电组件的两侧相接触来进行热量交换。
[0024]进一步地，所述温差发电组件包括负载、两个导热板、铜箔电极、两个绝热层和多组P型热电片和N型热电片；每个所述绝热层的两端分别与每个所述导热板的一端相连接，所述多组P型热电片和N型热电片串并联后通过所述铜箔电极与所述导热板相连接，在其中一端的所述铜箔电极两侧电连接有所述负载。
[0025]进一步地，所述辐射制冷薄膜层由200μm厚PDMS膜(辐射制冷薄膜)构成，辐射制冷薄膜上方的透明聚乙烯薄膜厚度为12.5μm，导热率为0.42W/mk，镀银金属涂层厚度为150nm，镀银金属种类以Al为基底。
[0026]进一步地，所述气凝胶层厚度为1.5cm。
[0027]进一步地，所述第一密封空腔与第二密封空腔采用的亚克力板的厚度均为2mm。
[0028]进一步地，所述炭黑金属以铜为基底，其厚度为0.5cm，
[0029]进一步地，所述二氧化硅厚度为3mm。
[0030]进一步地，所述热电片的尺寸为3.0
×
0.8cm2，其间距为0.3cm。
[0031]本专利技术提供了一种基于光谱调节的全天候温差发电装置，具备以下有益效果：
[0032](1)本专利技术的装置热端充分利用太阳能升温，冷端利用辐射制冷降温，形成温差，并利用热电材料的温差发电效应不间断发电，该发电装置充分利用太阳能与辐射制冷，不耗费其他能源，清洁无污染，且可以全天运行。
[0033](2)与现有技术相比本专利技术通过调节可见光和“大气窗口”波段的辐射，在装置两侧产生温差，是一种新的发电方式。
[0034](3)专利技术充分利用不同材料的光谱特性，使其充分利用太阳能和太空中的低温产生可观的温差，在不产生任何机械运动和使用其它能源的情况下进行发电。
[0035](4)装置整体较为简单，成本低，绿色无污染。
附图说明
[0036]图1是本专利技术本专利技术剖视图；
[0037]图2是本专利技术温差发电组件结构图。
[0038]图中：1
‑
炭黑金属，2
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镀银金属，3
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辐射膜，4
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亚克力板，5
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二氧化硅，6
‑
透明聚乙烯，7
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气凝胶，8
‑
温差发电组件，9
‑
负载，10
‑
导热板，11
‑
铜箔电极，12
‑
绝热层，13
‑
支架。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱调节的全天候温差发电装置，其特征在于，包括：支架(13)，放置于地面上；辐射制冷装置，倾斜设置于所述支架(13)上一侧，所述辐射制冷装置包括：第一密封空腔，底端连接于所述支架(13)，其顶端连接有温差发电组件(8)，所述第一密封空腔顶层设置有透明聚乙烯薄膜层(6)；镀银金属层(2)，设置于所述第一密封空腔内，且与所述透明聚乙烯薄膜层(6)平行不接触；所述镀银金属层(2)上端与所述温差发电组件(8)相接触；所述镀银金属层(2)的上表面附着有辐射制冷薄膜(3)；太阳能吸收装置，倾斜设置于所述支架(13)上另一侧；所述太阳能吸收装置包括：第二密封空腔，底端连接于所述支架(13)，其顶端与所述温差发电组件(8)相连接，所述第二密封空腔顶层设置有二氧化硅层(5)；炭黑金属层(1)，设置于所述第二密封空腔内，且与所述二氧化硅层(5)平行且互不接触，所述炭黑金属层(1)上端与所述温差发电组件(8)相接触。2.根据权利要求1所述的一种基于光谱调节的全天候温差发电装置，其特征在于，所述第一密封空腔与第二密封空腔的其他侧壁和底层均设置为亚克力板(4)；所述第二密封空腔内的底层上设置有气凝胶层(7)。3.基于所述权利要求1所述的一种基于光谱调节的全天候温差发电装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：辐射制冷装置背光倾斜25
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35
°
设置于支架顶部；辐射制冷装置包括辐射制冷薄膜、镀银金属层以及由亚克力板和透明聚乙烯薄膜层构成的第一密封空腔；辐射制冷薄膜附着在镀银金属层上表面构成辐射制冷器；辐射制冷器上表面与透明聚乙烯薄膜层之间为空气层，辐射制冷器下表面与亚克力板构成的密封空腔之间同样为空气层，其中透明聚乙烯层的一侧直面天空；太阳能吸收装置向阳倾斜25
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35
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设置于支架顶部；太阳能吸收装置包括炭黑金属层和气凝胶层以及由二氧化硅层和亚克力板构成的第二密封空腔；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江波，夏新振，马韬，杜小泽，睢子仪，刘姝君，安周建，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：