專(zhuān)利名稱(chēng)：一種地面溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地面溫差發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種一種地面溫差發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求也越來(lái)越大，而傳統(tǒng)能源如煤炭、石油等，資源有限，并且存在環(huán)境污染問(wèn)題。半導(dǎo)體溫差發(fā)電沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)泄露，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等特點(diǎn)，其應(yīng)用已引起人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)，溫差發(fā)電在航空軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。美國(guó)、前蘇聯(lián)先后研發(fā)了數(shù)千個(gè)放射性同位素或核反應(yīng)堆溫差發(fā)電器用作空間、海洋裝置的電源。隨著煤炭、石油等能源的日趨枯竭，美國(guó)、日本和歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家更加重視溫差發(fā)電技術(shù)在民用領(lǐng)域的研究，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)溫差發(fā)電方面的研究，主要集中在發(fā)電器理論和熱電材料制備方面的研究，旨在為溫差發(fā)電器的優(yōu)化提供理論指導(dǎo)和制備性能優(yōu)良的熱電材料。目前，國(guó)內(nèi)外民用溫差發(fā)電主要應(yīng)用在工業(yè)余熱回收利用領(lǐng)域，將煉鋼、水泥生產(chǎn)等企業(yè)的高溫余熱作用于溫差發(fā)電裝置熱端，從而產(chǎn)生電能。但對(duì)于如地面與地下溫差等低品質(zhì)熱源還沒(méi)有。由于土壤傳遞熱量的功能差，造成地上和地下的溫度不一樣。盛夏最熱的時(shí)候，地面上熱波不能很快地傳遞到土壤深層，只能慢慢地向下傳遞。地下層離地面近，最熱期的到來(lái)和地上最熱期的出現(xiàn)時(shí)間比較接近；離地面愈遠(yuǎn)，最熱期的出現(xiàn)時(shí)間和地面相差愈大。根據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，上海7月份平均氣溫是27. 8°C，地下0. 8米處是0°C、1. 6米處20. 6°C， 3. 2米處則下降到16. 9°C。所以地面最熱的時(shí)候，地下深處非常涼快。反之，上海1月份平均氣溫是3. 4°C，地下0.8米處是9. 8°C，1.6米處是13. 1°C，3. 2米處則上升到17. 3°C。因此，利用地面與地下的溫差進(jìn)行發(fā)電，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種利用地面與地下溫度的差異發(fā)電，并轉(zhuǎn)換成交流電能供家用電器或其他小型用電設(shè)備使用的地面溫差發(fā)電裝置。技術(shù)方案一種地面溫差發(fā)電裝置，包括溫差發(fā)電模塊、DC-DC變換器、逆變器、蓄電池和負(fù)載，所述地面溫差發(fā)電裝置通過(guò)電線(xiàn)依次連接有溫差發(fā)電模塊、DC-DC變換器、逆變器和負(fù)載，所述DC-DC變換器和逆變器之間還并聯(lián)連接有蓄電池，在所述地面溫差發(fā)電裝置外還設(shè)有控制器，所述控制器與DC-DC變換器、蓄電池和逆變器連接；
所述溫差發(fā)電模塊包括正極輸出端、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的P型半導(dǎo)體、溫差發(fā)電模塊 PN結(jié)的N型半導(dǎo)體、負(fù)極輸出端，所述溫差發(fā)電模塊上依次連接有正極輸出端、P型半導(dǎo)體的冷端、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的P型半導(dǎo)體、溫差發(fā)電模塊熱端、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的N型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體的冷端和負(fù)極輸出端，所述溫差發(fā)電模塊熱端設(shè)于地上和地下相對(duì)溫度較高的一方，所述溫差發(fā)電模塊冷端設(shè)于地上和地下相對(duì)溫度較低的一方。
作為優(yōu)化，所述在設(shè)有溫差發(fā)電模塊的地面上安裝有增加溫差的太陽(yáng)能集熱器或散熱風(fēng)扇。有益效果本發(fā)明通過(guò)利用地面與地下溫度的不同，進(jìn)行溫差發(fā)電，并將產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能供用戶(hù)使用，不消耗一次能源，對(duì)節(jié)能減排和低碳生活的推廣具有積極作用。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明的溫差發(fā)電模塊在夏天時(shí)的原理示意圖； 圖3為本發(fā)明的溫差發(fā)電模塊在冬天時(shí)的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的一種地面溫差發(fā)電裝置，包括溫差發(fā)電模塊、DC-DC變換器、逆變器、 蓄電池和負(fù)載，所述地面溫差發(fā)電裝置通過(guò)電線(xiàn)依次連接有溫差發(fā)電模塊、DC-DC變換器、 逆變器和負(fù)載，所述DC-DC變換器和逆變器之間還并聯(lián)連接有蓄電池，在所述地面溫差發(fā)電裝置外還設(shè)有控制器，所述控制器與DC-DC變換器、蓄電池和逆變器連接；
如圖2、3所示的溫差發(fā)電模塊包括正極輸出端1、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的P型半導(dǎo)體2、 溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的N型半導(dǎo)體4、負(fù)極輸出端5，所述溫差發(fā)電模塊上依次連接有正極輸出端1、P型半導(dǎo)體冷端8、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的P型半導(dǎo)體2、溫差發(fā)電模塊熱端3、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的N型半導(dǎo)體4、N型半導(dǎo)體冷端9和負(fù)極輸出端5，所述溫差發(fā)電模塊熱端設(shè)于地上和地下相對(duì)溫度較高的一方，所述溫差發(fā)電模塊冷端設(shè)于地上和地下相對(duì)溫度較低的一方，所述在設(shè)有溫差發(fā)電模塊的地面上安裝有增加溫差的太陽(yáng)能集熱器或散熱風(fēng)扇。圖2為本發(fā)明夏天工作原理示意圖，圖3為本發(fā)明冬天工作原理示意圖。夏天時(shí)， 由于太陽(yáng)照射，地上溫度較高，而地下溫度較低，將溫差發(fā)電模塊熱端3置于地上高溫狀態(tài)，再利用太陽(yáng)能集熱器6對(duì)熱端3輔助加熱，以進(jìn)一步提高熱端3溫度。而此時(shí)P型半導(dǎo)體冷端8、N型半導(dǎo)體冷端9埋于地下，由于熱激發(fā)作用，P型半導(dǎo)體熱端3空穴電子濃度高于低溫端，因此在這種濃度梯度的驅(qū)動(dòng)下，空穴和電子就開(kāi)始向低溫端擴(kuò)散，從而形成電動(dòng)勢(shì)，這樣熱電材料就通過(guò)高低溫端間的溫差完成了將高溫端輸入的熱能直接轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程。冬天時(shí)將溫差發(fā)電模塊反轉(zhuǎn)，熱端3埋于地下，P型半導(dǎo)體冷端8、N型半導(dǎo)體冷端9 設(shè)于地上。由于地面的保溫作用，地下溫度較地上高，此時(shí)發(fā)電原理與夏天類(lèi)似。為防止P 型半導(dǎo)體冷端8、N型半導(dǎo)體冷端9在發(fā)電過(guò)程中溫度上升，減小熱端3與P型半導(dǎo)體冷端 8、N型半導(dǎo)體冷端9之間的溫差，在冷端裝有散熱風(fēng)扇10，對(duì)冷端進(jìn)行散熱，以保證熱端3 與P型半導(dǎo)體冷端8、N型半導(dǎo)體冷端9之間的溫差。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述的實(shí)施例，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的啟示下，能夠從本專(zhuān)利公開(kāi)內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想一些原理相同的基本變形，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以及特征間的相互不同組合，相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡(jiǎn)單改換，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種地面溫差發(fā)電裝置，其特征在于包括溫差發(fā)電模塊、DC-DC變換器、逆變器、蓄電池和負(fù)載，所述地面溫差發(fā)電裝置通過(guò)電線(xiàn)依次連接有溫差發(fā)電模塊、DC-DC變換器、逆變器和負(fù)載，所述DC-DC變換器和逆變器之間還并聯(lián)連接有蓄電池，在所述地面溫差發(fā)電裝置外還設(shè)有控制器，所述控制器與DC-DC變換器、蓄電池和逆變器連接；所述溫差發(fā)電模塊包括正極輸出端、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的P型半導(dǎo)體、溫差發(fā)電模塊 PN結(jié)的N型半導(dǎo)體、負(fù)極輸出端，所述溫差發(fā)電模塊上依次連接有正極輸出端、P型半導(dǎo)體的冷端、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的P型半導(dǎo)體、溫差發(fā)電模塊熱端、溫差發(fā)電模塊PN結(jié)的N型半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體的冷端和負(fù)極輸出端，所述溫差發(fā)電模塊熱端設(shè)于地上和地下相對(duì)溫度較高的一方，所述溫差發(fā)電模塊冷端設(shè)于地上和地下相對(duì)溫度較低的一方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面溫差發(fā)電裝置，其特征在于所述在設(shè)有溫差發(fā)電模塊的地面上安裝有增加溫差的太陽(yáng)能集熱器或散熱風(fēng)扇。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種地面溫差發(fā)電裝置，包括溫差發(fā)電模塊、DC-DC變換器、逆變器、蓄電池和負(fù)載，所述地面溫差發(fā)電裝置通過(guò)電線(xiàn)依次連接有溫差發(fā)電模塊、DC-DC變換器、逆變器和負(fù)載，所述DC-DC變換器和逆變器之間還并聯(lián)連接有蓄電池，在所述地面溫差發(fā)電裝置外還設(shè)有控制器，所述控制器與DC-DC變換器、蓄電池和逆變器連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，通過(guò)利用地面與地下溫度的不同，進(jìn)行溫差發(fā)電，并將產(chǎn)生的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能供用戶(hù)使用，不消耗一次能源，對(duì)節(jié)能減排和低碳生活的推廣具有積極作用。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102355170SQ20111032004
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者張新亮, 林森, 趙斌, 陳繼永 申請(qǐng)人:南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院