一种工业热辐射热电发电系统

本发明涉及温差发电，具体的说，涉及一种工业热辐射热电发电系统。

背景技术：

1、近些年来，随着工业化进程的飞速推进，工业燃烧装置持续产生大量的余废热，而这些工业燃烧装置产生的热能会散到环境中从而造成热污染。大力推进能源的有效利用实现能源可持续发展的重要战略途径。在诸多能量回收利用方式中，热电发电技术作为一种直接、绿色和节能的热电转换技术，是解决工业余废热问题的重要方法之一。

2、热电发电原理是基于热电材料之间的塞贝克效应，利用温差进行发电。当两种不同导体或导电类型不同的半导体构成的闭合回路时，当对pn结两端施加的不同温度，闭合回路会产生静电势和电流。热电发电（thermoelectric-generator，teg）装置是一种基于热电发电原理将热能转换成电能的装置，其利用由半导体材料制成的热电材料所组成的热电器件，通过集热单元与水冷单元之间的温度差而进行热电转换。因此，热电发电装置能经由回收前述的余废热而转换成电能，其除了可降低工业余废热对环境的影响之外，也可为日益减少的能源开拓新来源，以达到节能减排与发电的环保效益。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于保护一种工业热辐射热电发电系统；该系统适合在高温工业工作环境下，对辐射热能回收并进行热电转化。整个回收废热过程无需投入太多维护费，即可达到长期提供电力的目的；同时本发明的系统具有良好的集热与发电效果。

2、本发明的技术方案具体介绍如下。

3、一种工业热辐射热电发电系统，其包括热电发电装置和集热吸收结构；集热吸收结构面向辐射热源，集热吸收结构在预设距离范围内不接触辐射热源而接收辐射热源的热能，热电发电装置紧挨集热吸收结构设置；

4、集热吸收结构包括集热单元，集热单元的正面直接设置有吸热涂层，或在集热单元正面铺满设置集热结构，再在集热结构表面设置吸热涂层，集热结构为片状集热翅片或立体三角形状陷光结构，集热结构通过几何光学提高辐射光线在集热结构中的反射路径，从而提高热辐射吸收性能；

5、热电发电装置包括热电器件以及水冷单元，热电器件配置于集热单元与水冷单元之间，并紧密贴合水冷单元与集热单元的背面，热电器件通过水冷单元与集热单元之间的温度差发电。

6、本发明中，所述辐射热源为高温加热陶瓷装置，其温度设置在100℃至650℃之间，

7、热电发热装置与辐射热源相隔距离为10厘米~50厘米。

8、本发明中，集热单元和集热结构的材料选自金、银、铜、铝或铁中的任一种；吸热涂层材料选自氧化镍、氮化钛或者黑镍中的任一种，吸热涂层通过喷涂、磁控溅射、电弧离子镀或电化学沉积方法在集热单元或者集热结构表面制得。

9、本发明中，水冷单元中的冷却水的温度在5-25℃之间。

10、本发明中，集热单元、水冷单元分别通过热端陶瓷基板、冷端陶瓷基板和热电器件紧密贴合。

11、本发明中，热端陶瓷基板、冷端陶瓷基板和热电器件的接触界面均设置有高导热材料，高导热材料选自导热膏、导热胶或石墨片中任一种。

12、本发明中，热电器件为一个或多个，多个热电器件相互并联或者串联；每个热电器件包括多个相互串联的p型热电元件与n型热电元件。

13、以上，和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

14、本发明系统适合在高温工业环境下无接触式余热回收利用，无需投入太多维护费，即可达到长期提供电力的目的。

15、本发明保护的一种带有选择性集热吸收层结构的热电发电系统，以选择性高热辐射率和高热传导率吸收涂层与集热表面结构相结合，并耦合传统热电发电装置，实现无接触式大范围温度区间内余热回收的目的。本发明装置和系统结构简单，容易制作搭建，同时其可以充分利用工业环境中工业余废热，绿色环保。

技术特征：

1.一种工业热辐射热电发电系统，其特征在于：其包括热电发电装置和集热吸收结构；集热吸收结构面向辐射热源，集热吸收结构在预设距离范围内不接触辐射热源而接收辐射热源的热能，热电发电装置紧挨集热吸收结构设置；

2.根据权利要求1所述的工业热辐射热电发电系统，其特征在于，所述辐射热源为高温加热陶瓷装置，其温度设置在100℃至650℃之间，热电发热装置与辐射热源相隔距离为10厘米~50厘米。

3.根据权利要求1所述的工业热辐射热电发电系统，其特征在于，集热单元和集热结构的材料选自金、银、铜、铝或铁中的任一种；吸热涂层材料选自氧化镍、氮化钛或者黑镍中的任一种，吸热涂层通过喷涂、磁控溅射、电弧离子镀或电化学沉积方法在集热单元或者集热结构表面制得。

4.根据权利要求1所述的工业热辐射热电发电系统，其特征在于，水冷单元中的冷却水的温度在5-25℃之间。

5.根据权利要求1所述的工业热辐射热电发电系统，其特征在于，集热单元、水冷单元分别通过热端陶瓷基板、冷端陶瓷基板和热电器件紧密贴合。

6.根据权利要求5所述的工业热辐射热电发电系统，其特征在于，热端陶瓷基板、冷端陶瓷基板和热电器件的接触界面均设置有高导热材料，高导热材料选自导热膏、导热胶或石墨片中任一种。

7.根据权利要求1所述的工业热辐射热电发电系统，其特征在于，热电器件为一个或多个，多个热电器件相互并联或者串联；每个热电器件包括多个相互串联的p型热电元件与n型热电元件。

技术总结本发明公开了一种工业热辐射热电发电系统；该系统包括集热吸收结构和热电发电装置，其中集热结构面向辐射热源，与辐射热源保持一定的距离而接收辐射热能。集热吸收结构包括集热单元，集热单元的背面布置若干个热电器件，水冷单元置于热电器件的另一侧，保证热电器件与集热单元、水冷单元紧密贴合，通过集热单元和水冷单元之间形成的温差进行发电。本发明适合在高温工业环境下无接触式余热回收利用，无需投入太多维护费，即可达到长期提供电力的目的。技术研发人员：俞晓晓,吴子华,王振波受保护的技术使用者：上海第二工业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18