一種可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于半導(dǎo)體溫差發(fā)電應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀。該發(fā)電儀包括移動臺和固定在其上的恒溫加熱器、散熱器、電路板箱、溫差發(fā)電裝置和電源箱；其中溫差發(fā)電裝置由半導(dǎo)體溫差發(fā)電片串聯(lián)組成，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組中彼此相鄰的兩塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間覆有一層多孔納米金屬膜層，所構(gòu)成的半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組的兩面分別和散熱器的導(dǎo)管、恒溫加熱器的加熱板相互緊密接觸，所述采光裝置由表面覆蓋多級孔TiO2/量子點/染料疊層結(jié)構(gòu)薄膜的采光板組成；所述采光板和半導(dǎo)體溫差發(fā)電組的熱端緊密接觸。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的發(fā)電效率可達(dá)到8-9%，且可移動便攜、運行穩(wěn)定，可以大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
【專利說明】一種可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀，屬于半導(dǎo)體溫差發(fā)電應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體溫差發(fā)電具有無噪音、綠色環(huán)保、占地空間小、使用可靠性高、便于精確控制等技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。自然界中存在各種各樣的溫差環(huán)境，溫差發(fā)電作為一種綠色發(fā)電技術(shù)，具有極其重要的研究教學(xué)價值和廣闊的應(yīng)用前景。目前學(xué)校企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)缺少這方面的教學(xué)實驗研究設(shè)備，尤其缺少便于移動教學(xué)研究的可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電裝備。同時，普通溫差發(fā)電儀的發(fā)電效率僅為5-7%，難以大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀，其發(fā)電效率可達(dá)到8-9%，且可移動便攜、運行穩(wěn)定，可以大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。
[0004]本實用新型采取的具體技術(shù)方案如下。
[0005]一種可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀，包括移動臺以及固定于其上的電源、恒溫加熱器、溫差發(fā)電裝置、采光裝置、散熱器和電路板箱；所述電源通過電源線分別和恒溫加熱器、溫?zé)岚l(fā)電裝置、散熱器及電路板箱相連；所述恒溫加熱器包括溫控儀、熱電偶、固態(tài)繼電器和加熱板；溫控儀和電熱偶、固態(tài)繼電器分別相連；固態(tài)繼電器的觸頭和加熱板連接；所述散熱器為導(dǎo)管散熱器；所述溫差發(fā)電裝置通過數(shù)據(jù)信號線連到電路板箱；所述溫差發(fā)電裝置由半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組構(gòu)成，其中半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組由多個半導(dǎo)體溫差發(fā)電片串聯(lián)形成，其一面為冷端，另一面為熱端，分別和散熱器的導(dǎo)管、恒溫加熱器的加熱板相互緊密接觸，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組中彼此相鄰的兩塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間覆有一層多孔納米金屬膜層；所述采光裝置由表面覆蓋多級孔T12/量子點/染料疊層結(jié)構(gòu)薄膜的采光板組成；所述采光板和半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組的熱端緊密接觸；
[0006]所述電路板箱包括箱體、數(shù)據(jù)采集單元、主控單元和液晶顯示屏，所述液晶顯示屏設(shè)置于箱體上方，所述數(shù)據(jù)采集單元由PtlOO鉬熱電阻、電壓采樣電阻和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，數(shù)據(jù)采集單元通過PtlOO鉬熱電阻兩端電壓變化反映溫差變化，通過電壓采樣電阻采集溫差發(fā)電裝置產(chǎn)生的電壓和電流，再將采集的三路模擬信號經(jīng)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后交由主控單元進(jìn)行曲線擬合處理，主控單元處理后的實時溫差及電壓和電流數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上。
[0007]作為優(yōu)選，所述移動臺分為四層機(jī)構(gòu)，其由四個空心支柱和四個水平支撐板組成；移動臺上方設(shè)置推板；底部支撐板的下方設(shè)置滾輪。
[0008]作為優(yōu)選，所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組由6個半導(dǎo)體溫差發(fā)電片串聯(lián)形成。
[0009]作為優(yōu)選，所述多級孔T12/量子點/染料疊層結(jié)構(gòu)薄膜包括底層，中間層，次上層和最上層，所述底層為在采光板上制備的多級孔T12薄膜；所述中間層為1-1I1-VI族量子點薄膜；所述次上層為半導(dǎo)體氧化物阻擋層；所述最上層為染料層。
[0010]本實用新型中的多級孔T12/量子點/染料疊層結(jié)構(gòu)薄膜根據(jù)申請?zhí)枮椤?013104412078”的發(fā)明專利申請的技術(shù)方案制備獲得，通過涂覆法覆蓋在采光板上。
[0011]本實用新型中，多孔納米金屬膜層由金屬納米纖維組成，其根據(jù)申請?zhí)枮椤?01210158410X”的發(fā)明專利申請的技術(shù)方案制備獲得，通過涂覆法覆蓋在兩塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間。
[0012]本實用新型的有益效果在于:通過對采光板的特別設(shè)置，采用在采光板表面覆蓋多級孔Ti02/量子點/染料疊層結(jié)構(gòu)薄膜的方法提高采光效率，所選用的多級孔Ti02/量子點/染料疊層結(jié)構(gòu)薄膜更加有利于電子的傳輸，提高光電轉(zhuǎn)換效率，可以大幅降低溫差發(fā)電轉(zhuǎn)換過程中的損耗，提升實際發(fā)電效果。同時，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組由多個半導(dǎo)體溫差發(fā)電片串聯(lián)形成，其一面為冷端，另一面為熱端，分別和散熱器的導(dǎo)管、恒溫加熱器的加熱板相互緊密接觸，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組中彼此相鄰的兩塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間覆有一層多孔納米金屬膜層，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)置，可以有效降低發(fā)電器件的接觸熱阻，在高電導(dǎo)率和低熱導(dǎo)率之間取得一個最佳平衡狀態(tài)，進(jìn)一步提高發(fā)電效率，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。與同類溫差發(fā)電器僅有5-7%的發(fā)電效率相比，本實用新型的發(fā)電效率可達(dá)8-9%，為同類產(chǎn)品中最優(yōu)水平，深受消費者歡迎，目前已接獲數(shù)萬臺生產(chǎn)訂單，將應(yīng)用在各種商業(yè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，在商業(yè)上也獲得了巨大成功。同時，該可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀工作中無噪音，無液、氣工作介質(zhì)，不會產(chǎn)生污染性物質(zhì)污染環(huán)境，制冷參數(shù)不受空間方向以及重力影響，能夠長時間正常穩(wěn)定的工作；該可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀能夠獲取并顯示溫差發(fā)電片兩端的溫差環(huán)境和產(chǎn)生的電能電壓、電流數(shù)據(jù)；其操作簡單、效果明顯，使用壽命長，且便攜可移動。在溫差發(fā)電基礎(chǔ)上亦可作為教學(xué)實驗研究設(shè)備提供給學(xué)校企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，對溫差發(fā)電的可行性和效率進(jìn)行研究教學(xué)，可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體溫差發(fā)電應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀的工作流程示意圖。
[0014]圖2為本實用新型可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中標(biāo)號:1-電源箱，2-恒溫加熱器，3-溫差發(fā)電裝置，4-散熱器，7-顯示單元，8-推把，9-風(fēng)扇，10-滾輪，11-第一支柱，12-第二支柱，13-第三支柱，14-第四支柱，15-第一支撐板，16-第二支撐板，17-第三支撐板，18-第四支撐板，25-電路板箱，26-加熱板。

【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實施例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似方法及其相似變化，均應(yīng)列于本實用新型的保護(hù)范圍。
[0017]本實施例中，可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包括移動臺以及固定于其上的電源1、恒溫加熱器2、采光裝置，溫差發(fā)電裝置3、散熱器4和電路板箱25 ;其中恒溫加熱器2、溫差發(fā)電裝置3、散熱器4、電路板箱25和電源I用螺絲固定在移動臺上；
[0018]移動臺由四根空心鋼制支柱和四個鋼制擋板組成，包括空心的第一支柱11、第二支柱12、第三支柱13、第四支柱14及第一支撐板15、第二支撐板16、第三支撐板17和第四支撐板18 ;其分為4層結(jié)構(gòu)，移動臺上還分別設(shè)置推把8和滾輪10，利于自由移動。
[0019]電源1:采用MAC15-S5D12W電源箱，220V市電輸入，可同時輸出220V、5V、12V ;電源I固定在第四支撐板18上，5V電源線通過第一支柱11連到電路板箱25，12V電源線通過第二支柱12連到散熱器4和溫差發(fā)電裝置3，220V電源線21通過第四支柱14連到恒溫加熱器2。
[0020]恒溫加熱器2:其固定在第三支撐板17上，采用XMTD-608溫控系統(tǒng)，220V供電，可設(shè)定溫度，內(nèi)部主要由溫控儀、熱電偶、固態(tài)繼電器和加熱板組成。溫控儀分別和電熱偶、固態(tài)繼電器相連；固態(tài)繼電器的觸頭和加熱板連接。
[0021]溫差發(fā)電裝置3:由六個12V的40mmX40mmX3.35mm TECl型半導(dǎo)體溫差發(fā)電片串聯(lián)組成，加熱板26、散熱器4的導(dǎo)管分置其兩側(cè)，三者均固定在第二支撐板16上，其將實時溫差和產(chǎn)生的電壓和電流通過數(shù)據(jù)信號線經(jīng)第三空心支柱13連到電路板箱25。溫差發(fā)電裝置3 —面為冷端，另一面為熱端，分別和散熱器的導(dǎo)管、恒溫加熱器的加熱板相互緊密接觸，彼此相鄰的兩塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間覆有一層多孔納米金屬膜層。
[0022]散熱器4:采用97mmX IllmmX 125mm的S90D型導(dǎo)管散熱器，12V供電，額定電流
0.3A。
[0023]電路板箱25:電路板箱25固定在第一支撐板15上，由箱體、數(shù)據(jù)采集單元、主控單元和液晶顯示屏7組成。液晶顯示屏7采用只有并行接口的1602液晶顯示屏，設(shè)置于箱體的上方；該顯示屏屬于字符LCD顯示屏。數(shù)據(jù)采集單元由PtlOO鉬熱電阻、電壓采樣電阻和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路使用ADC0804芯片，封裝為DIP ;主控單元使用DIP40引腳的STC90C52RD單片機(jī)芯片。
[0024]系統(tǒng)工作流程如圖1所示:上電后，系統(tǒng)初始化，設(shè)置加熱板26的加熱溫度，恒溫加熱器2通過加熱板26與溫差發(fā)電裝置3的受熱面相連并對其供熱，散熱器4通過導(dǎo)管與溫差發(fā)電裝置3的受冷面相連對其散熱，數(shù)據(jù)采集單元通過PtlOO鉬熱電阻兩端電壓變化反映溫差變化，通過電壓采樣電阻采集溫差發(fā)電片產(chǎn)生的電壓和電流；再將采集的三路模擬信號經(jīng)八位的ADC0804轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后交由主控單元進(jìn)行曲線擬合處理，主控單元處理后的實時溫差及電壓和電流數(shù)據(jù)在液晶顯示屏7上顯示。系統(tǒng)不斷循環(huán)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示從而能夠?qū)崟r觀測數(shù)據(jù)，對溫差發(fā)電的可行性和效率進(jìn)行研究教學(xué)。具有可移動便攜、低功耗、綠色環(huán)保、運行穩(wěn)定、高性價比等特點，可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體溫差發(fā)電應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0025]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀，包括移動臺以及固定于其上的電源、恒溫加熱器、溫差 發(fā)電裝置、采光裝置、散熱器和電路板箱；所述電源通過電源線分別和恒溫加熱器、溫?zé)岚l(fā)電裝置、散熱器及電路板箱相連；所述恒溫加熱器包括溫控儀、熱電偶、固態(tài)繼電器和加熱板；溫控儀和電熱偶、固態(tài)繼電器分別相連；固態(tài)繼電器的觸頭和加熱板連接；所述散熱器為導(dǎo)管散熱器；其特征在于:所述溫差發(fā)電裝置通過數(shù)據(jù)信號線連到電路板箱；所述溫差發(fā)電裝置由半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組構(gòu)成，其中半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組由多個半導(dǎo)體溫差發(fā)電片串聯(lián)形成，其一面為冷端，另一面為熱端，分別和散熱器的導(dǎo)管、恒溫加熱器的加熱板相互緊密接觸，半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組中彼此相鄰的兩塊半導(dǎo)體溫差發(fā)電片之間覆有一層多孔納米金屬膜層；所述采光裝置由表面覆蓋多級孔T12/量子點/染料疊層結(jié)構(gòu)薄膜的采光板組成；所述采光板和半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組的熱端緊密接觸； 所述電路板箱包括箱體、數(shù)據(jù)采集單元、主控單元和液晶顯示屏，所述液晶顯示屏設(shè)置于箱體上方，所述數(shù)據(jù)采集單元由Pt10鉬熱電阻、電壓采樣電阻和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，數(shù)據(jù)采集單元通過PtlOO鉬熱電阻兩端電壓變化反映溫差變化，通過電壓采樣電阻采集溫差發(fā)電裝置產(chǎn)生的電壓和電流，再將采集的三路模擬信號經(jīng)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后交由主控單元進(jìn)行曲線擬合處理，主控單元處理后的實時溫差及電壓和電流數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀，其特征在于:所述移動臺分為四層機(jī)構(gòu)，其由四個空心支柱和四個水平支撐板組成；移動臺上方設(shè)置推板；底部支撐板的下方設(shè)置滾輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀，其特征在于:所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組由6個半導(dǎo)體溫差發(fā)電片串聯(lián)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可移動式半導(dǎo)體溫差發(fā)電儀，其特征在于:所述多級孔T12/量子點/染料疊層結(jié)構(gòu)薄膜包括底層，中間層，次上層和最上層，所述底層為在采光板上制備的多級孔T12薄膜；所述中間層為1-1I1- VI族量子點薄膜；所述次上層為半導(dǎo)體氧化物阻擋層；所述最上層為染料層。
【文檔編號】H02N11/00GK203933446SQ201420294690
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】畢燁, 蘇吉普, 魏天翔, 蘇晨, 陳嶠鷹 申請人:上海第二工業(yè)大學(xué)