專利名稱：熱電裝置的熱集成的制作方法
技術(shù)領域：
本公開總體涉及熱電裝置，并且更特別涉及用于通過來自液流的對流熱交換來發(fā)電的改進的熱電裝置和(多個)熱電裝置的布置。
背景技術(shù)：
燃氣輪機/系統(tǒng)廣泛用于發(fā)電。已知燃氣輪機(也稱為燃氣渦輪發(fā)動機)利用燃料源，例如天然氣、石油或極細顆粒材料。因為氣體燃料燃氣輪機/發(fā)電機系統(tǒng)可以比其他類型的發(fā)電系統(tǒng)更迅速地進入到操作狀態(tài)，所以它們已經(jīng)變?yōu)楫a(chǎn)生電能的特別有吸引力的方式。燃氣輪機通常包括進氣口側(cè)和熱廢氣側(cè)。壓縮器將空氣強制壓入燃燒室內(nèi)，壓縮器通常由機輪內(nèi)的多個風扇葉片形成。噴注器將燃料引入到燃燒室內(nèi)并且燃料被點燃。渦輪發(fā)動機能夠用多種燃料操作，包括天然氣、汽油、煤油以及基本上任何能燃燒的燃料。由于燃燒而形成的熱燃燒氣體使(多個)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪通常也由機輪內(nèi)的風扇葉片型結(jié)構(gòu)形成。(多個)渦輪連接到主軸，該主軸連接到發(fā)電機。在渦輪旋轉(zhuǎn)時，主軸旋轉(zhuǎn)并且操作發(fā)電機產(chǎn)生能量。熱廢氣在渦輪發(fā)動機的熱廢氣端從渦輪發(fā)電機排放進入大氣。熱電裝置(TD )是在裝置兩端施加溫差時能夠發(fā)電的裝置。熱電裝置(TD )通常是正方形或矩形，其中上下端蓋具有相同尺寸，并且通常由熱電裝置生成的電力經(jīng)一組電力線傳輸。熱電裝置(TD)通常是薄的(例如大約幾毫米厚)、小的(例如幾平方厘米)、平的且脆的。因此，熱電裝置難以單個運用，尤其是對于交通工具例如機動車、飛行器等中的應用，在這些應用中，熱電裝置會面臨嚴酷的環(huán)境條件，例如振動、恒定的溫度變化以及其他嚴酷條件。由于其大小，并且由于每個熱電裝置僅生成少量電力，所以許多熱電裝置被捆扎在一起以便生成有用量的電力。此外，熱電裝置一般在高溫差時提供較大的能量轉(zhuǎn)換效率。這會在材料中引起相對大的熱膨脹。由于熱梯度以及與不同材料關聯(lián)的不同的熱膨脹系數(shù)，所以會導致熱誘導應力。如在上面提到，熱電裝置的效率一般隨著較大的溫差而增加，即隨著熱電裝置的兩個相對側(cè)(通常稱為熱源(heat source)(熱側(cè))和熱沉(heat sink)(冷側(cè)))之間的delta溫度而增加。同樣，對于僅將熱流引導通過熱電裝置而沒有任何熱能通過周圍結(jié)構(gòu)材料或縫隙泄漏的任何安裝方式，能量轉(zhuǎn)換效率被最大化。因此，為了簡化運用并且在將熱轉(zhuǎn)換成電時實現(xiàn)高性能，在最終安裝之前，多個熱電裝置可以被包裝成模塊或組件。圖1是一個已知的熱電發(fā)電機組件100或模塊的示例，其中在兩塊結(jié)構(gòu)板104和106之間布置了多個熱電裝置102。結(jié)構(gòu)板104和106中的每一塊可以由導熱材料制成，從而將熱擴散在熱電模塊100的熱側(cè)和冷側(cè)兩者上。這些板中的一塊，例如上結(jié)構(gòu)板104，可以定義冷分流板(spreader plate),并且可以熱f禹合到每一個熱電裝置102的冷側(cè)108。另一塊板，例如下結(jié)構(gòu)板106，可以定義熱分流板，并且可以耦合到每一個熱電裝置102的熱側(cè)110。板104和106中的每一塊可以分別熱耦合到每一個熱電裝置102的冷側(cè)108和熱側(cè)110。真空縫隙116或隔離材料可以用來將模塊100中的每一個熱電裝置102隔開，從而將流過熱電裝置102的熱流最大化?？梢孕枰硗獾母綦x來防止通過側(cè)面的熱損耗。圖2示出夾在金屬面片材(face sheet)之間的熱電裝置32的陣列30。熱電裝置的陣列的一側(cè)暴露于受熱的或“熱”環(huán)境，并且覆蓋陣列受熱側(cè)的是第一面片材34。熱電裝置的陣列的另一側(cè)暴露于冷卻的或“冷”環(huán)境，并且第二面片材36覆蓋陣列的“冷”側(cè)。面片材34和36用作將熱或冷分別均勻地分布在其被鄰近布置的裝置陣列的側(cè)面上。圖3示意性地示出安裝在渦輪發(fā)動機中的熱電發(fā)電機101，其中較高溫度熱源和較低溫度熱沉容易設置為相互緊密靠近，例如由隔室整流罩或噴口隔開。圖3取自提交于2009年6月25日的、美國公開號2009/0159110A1的共同待決、共同擁有的專利申請(其全部公開以其整體合并在此)。熱電發(fā)電機101可以被安裝為，其一側(cè)，即熱側(cè)103，從渦輪發(fā)動機105接收熱，并且其另一側(cè)，即冷側(cè)104，向流動空氣108提供熱。由于在其兩端的溫差.DELTA.T而引起熱流過熱電發(fā)電機101，這導致在熱電發(fā)電機101的端子112之間生成電壓.DELTA.V。這種使用一個或更多熱電發(fā)電機101來發(fā)電會是非常高效的，因為其不需要由渦輪發(fā)動機執(zhí)行機械功。相反，其使用無論熱電發(fā)電機101是否存在，渦輪發(fā)動機都會產(chǎn)生的廢熱。熱電發(fā)電機101可以被放置在渦輪發(fā)電機上，靠近渦輪發(fā)動機芯整流罩并且靠近渦輪發(fā)動機噴口。這些位置都提供了熱源和冷源。熱源是渦輪發(fā)動機的熱氣。冷源是空氣流。對于具有通常機械驅(qū)動的電氣發(fā)電機的渦輪發(fā)動機，電力需求的增加導致燃料消耗增加、空氣污染增加以及廢氣溫度升高。空氣污染通常包括二氧化碳、氧化氮和上層大氣水蒸汽。然而，當使用熱電發(fā)電機時，這種電力需求的增加并不導致燃料消耗增加、廢氣溫度升高以及空氣污染增加。當電力需求增加時，熱電發(fā)電機不會增加渦輪發(fā)動機的負載。熱電發(fā)電機通過捕獲渦輪發(fā)動機隔室和/或噴口中的廢熱來發(fā)電。因此，熱電發(fā)電機的增加不會明顯降低渦輪發(fā)動機的效率，并且機械驅(qū)動的電氣發(fā)電機的消除可以明顯提高渦輪發(fā)動機的效率。針對該背景，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在熱流由源自流體(例如氣體和液體)的強制對流控制的應用中，難以在熱電裝置兩端建立較大的溫度梯度。也就是說，流體流動通常不能足夠迅速地傳遞熱從而在熱電裝置兩端建立較大的溫度梯度。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，熱電裝置在受到熱應力和機械應力時展現(xiàn)出易碎性和機械故障。在克服這些缺點的嘗試中，已經(jīng)使用熱管來無源地加強熱傳遞并且在TEC裝置兩端建立較大的溫度梯度。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，熱管阻礙了熱電裝置在潛在需要較大電力生產(chǎn)的高溫安裝中的使用。與熱管和泵送冷卻劑回路的使用關聯(lián)的挑戰(zhàn)包括額外或過多重量的增力口、在系統(tǒng)中冷卻劑的可用性以及可靠性(即具有移動零件的活動部件)。因此，對于在熱通量由具有流體的強制對流控制的場合中在熱電裝置兩端建立較大的溫度梯度的問題，非常期望一種無源的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
在本公開的一個方面中，改進的熱電部件包括:熱電裝置，其具有被布置在相對的熱環(huán)境和冷環(huán)境中的相對表面；以及緊密靠近熱電裝置的相對表面中的至少一個表面安裝的延伸表面，其中延伸表面包括一層多孔材料，多孔材料的至少一部分浸沒在熱環(huán)境或冷環(huán)境中的至少一個中。在熱電部件的一個變體中，熱電裝置的兩個相對表面都包括靠近其的一層多孔材料，并且這兩層多孔材料的至少一部分分別布置在熱環(huán)境和冷環(huán)境中。在另一變體中，多孔材料是導熱的并且包含金屬、陶瓷和石墨碳中的一種。陶瓷選自由氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳化鉿和碳化鉭構(gòu)成的群組中。在又一變體中，多孔材料具有低熱膨脹系數(shù)。在又一變體中，多孔材料是導熱的，并且金屬選自由銅、鋁、錫、鎳、銀和金構(gòu)成的群組中。多孔材料是易延展的并且從熱環(huán)境或冷環(huán)境中的一個迅速傳遞熱從而增加到熱電部件的對流熱傳遞。熱電裝置的陣列可以夾在相對的面片材之間，其中延伸表面鄰近并且緊密靠近相對的面片材的主表面中的一個主表面安裝。在本公開的另一方面中，用于熱電裝置的熱集成的方法包括以下步驟:提供熱電裝置的陣列；緊密靠近熱電裝置陣列的一側(cè)放置第一面片材并且覆蓋這一側(cè)；緊密靠近熱電裝置陣列的另一側(cè)放置第二面片材并且覆蓋該另一側(cè)；緊密靠近第一面片材提供第一層多孔材料，由此形成改進的熱電部件；以及鄰近受熱環(huán)境安置第一面片材。該方法進一步包括以下步驟:緊密靠近第二面片材提供第二層多孔材料；以及鄰近冷卻環(huán)境安置第二面片材。在本公開的又一方面中，熱電發(fā)電系統(tǒng)包括:發(fā)動機；以及靠近該發(fā)動機布置的至少一個熱電裝置，該熱電裝置包括在其表面上靠近發(fā)動機的多孔層。熱電裝置靠近發(fā)動機的熱源和環(huán)境的冷源布置。熱電裝置具有支承多孔層的相對的兩個表面，一個表面靠近發(fā)動機布置，并且另一表面靠近空氣流布置。在一個實施例中，發(fā)動機是渦輪發(fā)動機，并且熱電裝置靠近排氣噴口安裝到發(fā)動機。在另一實施例中，發(fā)動機是渦輪發(fā)動機，并且包括夾在相對的面片材之間的熱電裝置的陣列，從而形成靠近燃燒區(qū)段安裝到發(fā)動機的模塊。面片材中的至少一個支撐多孔材料。在本公開的又一方面中，用于生成熱電能的方法包括靠近發(fā)動機安裝至少一個熱電裝置，該熱電裝置包括在其至少一個表面上靠近發(fā)動機的多孔層，其中該熱電裝置靠近發(fā)動機的熱源和冷源布置。熱電裝置具有支承多孔層的相對的兩個表面，一個表面靠近發(fā)動機布置，并且另一表面靠近空氣流布置。在一個變體中，發(fā)動機包含渦輪發(fā)動機，并且熱電裝置靠近排氣噴口安裝到發(fā)動機。在另一變體中，發(fā)動機包含渦輪發(fā)動機，并且進一步包括夾在相對的面片材之間的熱電裝置的陣列，從而形成模塊，該模塊靠近燃燒區(qū)段安裝到發(fā)動機。在此公開了設備和與該設備有關的方法的其他方面。從以下詳細描述和附圖中，本領域技術(shù)人員將理解并且明白上面所討論的特征以及本公開的其他特征和優(yōu)點。


圖1示出已知的熱電裝置的一個實施例；圖2是熱電裝置的陣列的透視圖，其中熱側(cè)面片材和冷側(cè)面片材覆蓋陣列的熱側(cè)和冷側(cè)；圖3是在使用中的常規(guī)熱電裝置的示意圖；圖4是靠近熱源和冷源布置的改進的熱電裝置的示意剖面圖；圖5是渦輪發(fā)動機的剖面圖，其示出了本公開的改進的熱電裝置的預期的放置；圖6a示出安裝到渦輪發(fā)動機的區(qū)段的改進的熱電裝置的陣列的一個可能配置，以及圖6b示出安裝到渦輪發(fā)動機的區(qū)段的改進的熱電裝置的陣列的第二可能配置。
具體實施例方式現(xiàn)在在下文中將參考附圖更全面地描述本公開的實施例。然而，許多不同的實施例是可預期的，并且本公開不應解釋為限于在此闡述的實施例；相反，提供這些實施例是為了使本公開向本領域技術(shù)人員透徹、完整并且更好地傳達本公開的范圍。在其最廣泛的意義上，本公開提出了一種改進的熱電裝置，其具有增加常規(guī)熱電轉(zhuǎn)換器的效率的能力。本公開還包括發(fā)動機配置，該發(fā)動機配置包括改進的熱電組件，該改進的熱電組件包含這些裝置的陣列，這些裝置布置在溫度的熱源和冷源之間的發(fā)動機中的戰(zhàn)略定位的環(huán)境中。圖4示出根據(jù)本公開的改進的熱電裝置ITD。一般地，改進的熱電裝置ITD的上表面402a和下表面402b中的每一個或兩者分別支撐附著到其的或緊密靠近其布置的基本平坦的表面延伸器元件404。表面延伸器元件可以被配置為由具有諸如高導熱性、流體相容性、耐高溫性、低熱膨脹系數(shù)、高比表面積、低密度的特性的任何材料制成的翅片、覆蓋板或多孔介質(zhì)層。提供這類特性的材料包括但不限于金屬(例如銅、鋁、錫、鎳、銀、金)、陶瓷(例如氮化硼、氮化娃、碳化娃、氮化娃、碳化鉿、碳化鉭)和碳(例如石墨碳)。表面延伸器元件以如下方式被安裝到改進的熱電裝置的上表面和下表面，即鄰近熱區(qū)H和冷區(qū)C有效地布置表面延伸器元件，從而擴散并加強在熱電裝置的對應表面上方的相應區(qū)域中的熱傳遞。在熱區(qū)和冷區(qū)中的流體流動可以是相同方向或相反方向，并且這些流動可以平行于或垂直于改進的熱電裝置的上表面和下表面。表面延伸器元件可以直接或間接耦合到改進的熱電裝置ITD。多孔表面延伸器元件404必須與熱電裝置面對面(vis-s-vis)布置，使得流體流的一部分或全部流過那里。氣流(流動)相對于TE裝置可以是任意朝向。也可以是單個TE裝置或任意數(shù)目的TE裝置(例如在陣列中)。TE裝置可以被安裝在“熱側(cè)”或“冷側(cè)”上，或其可以被夾在中間。在熱側(cè)和冷側(cè)上示出的多孔材料不需要具有相同的材料或尺寸。圖5大體示出了容納在安裝到飛行器支撐結(jié)構(gòu)的發(fā)動機艙502中的渦輪發(fā)動機500。該發(fā)動機包括進氣口區(qū)段506、壓縮機區(qū)段508、燃燒區(qū)段510、渦輪區(qū)段512和噴口區(qū)段514。風道522在風扇罩526中的進氣風扇524和風扇排氣噴口 528之間延伸，該風扇排氣噴口 528被限定在機艙502的下游端和發(fā)動機核心機殼532的外表面530之間，發(fā)動機核心機殼532在機艙的下游端附近具有其最大直徑。發(fā)動機核心機殼的內(nèi)表面與發(fā)動機噴口區(qū)段處的發(fā)動機核心約束燃燒氣體的下游流動。渦輪發(fā)動機500通過使用設置的進氣風扇524驅(qū)動進入空氣流的一部分A1經(jīng)過風道522來實現(xiàn)高效。進入空氣流的剩余部分向下游移動通過壓縮機區(qū)段508，在此進入空氣流被壓縮，然后進入空氣流的剩余部分移動到燃燒區(qū)段，在此進氣空氣流在燃燒室534中燃燒。位于渦輪區(qū)段512中的一組高壓和低壓渦輪用來將發(fā)動機空氣流中的流體能量轉(zhuǎn)換成機械能。此后，“冷”風扇空氣流和“熱”燃燒氣體從發(fā)動機排出。在使用混合器噴口的軍用類型發(fā)動機的情況下，冷卻器風扇空氣流和熱核心排氣空氣流都一起帶入噴口區(qū)段并從渦輪排出。在最商業(yè)類型的發(fā)動機的情況下，空氣流在排出時保持分離，并且這導致較小的重量和阻力。在諸如圖5中示出的發(fā)動機配置的情況下，用于本公開的改進的熱電裝置的最優(yōu)位置被確定為溫差最大的那些位置。一個位置被示為大致在602處，在風道內(nèi)表面的外部表面處，發(fā)動機渦輪區(qū)段中。第二位置被示為大致在604處，在發(fā)動機下游部分的內(nèi)表面上，發(fā)動機噴口區(qū)段中。這些裝置可以用作單個單元，或它們可以形成為單元的陣列，其中暴露于受熱或冷卻環(huán)境的一個或兩個表面支承延伸表面。在這種渦輪區(qū)段位置和噴口區(qū)段位置處，熱電轉(zhuǎn)換器裝置被暴露于相互緊密靠近的熱環(huán)境和冷環(huán)境。即，改進的熱電裝置ITD的一個表面將暴露于相對熱的環(huán)境,例如潤輪發(fā)動機的熱氣，并且改進的熱電裝置ITD的另一表面將暴露于相對冷的環(huán)境，例如空氣流。這些位置滿足電力產(chǎn)生的要求，同時保護免受通常在渦輪發(fā)動機中遇到的不希望的高壓和不希望的高速空氣流的影響。若干類型的渦輪發(fā)動機普遍被使用:渦扇發(fā)動機、渦噴發(fā)動機、渦槳發(fā)動機和渦軸發(fā)動機。這類渦輪發(fā)動機可以用來向飛行器、船只和陸地交通工具提供動力。它們也可以用于發(fā)電和其他目的。改進的熱電裝置ITD可以被配置為為飛行器提供全部電力，和/或為飛行器提供另外的電力。在此公開的種類的熱電裝置可以被添加到飛行器，而不必求助于對渦輪發(fā)動機進行昂貴的重設計，或不必更改飛行器的已檢驗的空氣動力學設計。如本領域技術(shù)人員認識到，更改飛行器的空氣動力學設計會潛在地對飛行器的空氣動力學性能造成負面影響。更改飛行器的空氣動力學設計也會需要昂貴的飛行測試。圖6a和圖6b示出了由本公開預期的改進的熱電裝置ITD的兩個示例性配置。應理解，改進的熱電裝置ITD的可能配置不限于這里示出的配置，并且改進的熱電裝置和延伸表面元件的其他配置和布置對本領域技術(shù)人員將變得明顯。圖6a示出改進的熱電裝置602的第一版本，可以看到，其具有緊密靠近渦輪的內(nèi)壁或外壁W的一個表面604。壁W可以構(gòu)成“熱區(qū)’ ,并且熱電裝置的另一側(cè)606可以被暴露于“冷區(qū)” C (即，溫度比“熱”區(qū)H中的溫度冷的溫度區(qū)域)，例如風扇驅(qū)動的環(huán)境空氣或液體冷卻劑。熱電裝置可以具有安裝到那里的延伸表面元件608。另外的接口元件610可以被插入在熱電裝置602和延伸表面兀件608之間。圖6b示出了緊密靠近渦輪的內(nèi)壁或外壁W安裝的改進的熱電裝置612的第二版本。壁W構(gòu)成或被暴露于“熱區(qū)” H，并且熱電裝置的另一側(cè)616被暴露于“冷區(qū)” C，例如風扇驅(qū)動的環(huán)境空氣。熱電裝置具有安裝到一側(cè)614的延伸表面元件618和安裝到另一側(cè)616的第二延伸表面元件620。另外的接口元件622可以被插入在改進的熱電裝置612和延伸表面元件618之間。第二接口元件624可以可選地被插入在熱電裝置612和延伸表面元件620之間。用于接口元件的材料可以是導熱物質(zhì)，例如金屬(導熱的和半導熱的)、陶瓷和碳。接口元件具有許多用途，包括將熱電裝置與工作流體隔離從而防止腐蝕、有助于制造過程(例如促進聯(lián)結(jié)或形成部件)、減輕應力(例如防止材料之間熱膨脹系數(shù)的較大失配)等。本發(fā)明涉及熱電發(fā)電系統(tǒng)，包含發(fā)動機和靠近該發(fā)動機布置的至少一個熱電裝置的設備，所述熱電裝置包括在其表面上靠近所述發(fā)動機的多孔層。在上面描述的系統(tǒng)中，熱電裝置可以靠近發(fā)動機的熱源和環(huán)境的冷源布置。在上面描述的系統(tǒng)中，熱電裝置可以具有支承所述多孔層的兩個相對表面，一個表面靠近發(fā)動機布置，并且另一表面靠近空氣流布置。在上面描述的系統(tǒng)中，發(fā)動機可以是渦輪發(fā)動機，并且熱電裝置可以靠近排氣噴口安裝到該發(fā)動機。在上面描述的系統(tǒng)中，發(fā)動機可以是渦輪發(fā)動機，并且進一步包括夾在相對的面片材之間的熱電裝置的陣列從而形成模塊，所述模塊靠近燃燒區(qū)段安裝到發(fā)動機。在上面描述的系統(tǒng)中，所述面片材中的至少一個支撐所述多孔材料。本發(fā)明涉及用于生成熱電能量的方法，該方法包含靠近發(fā)動機安裝至少一個熱電裝置，所述熱電裝置包括在其至少一個表面上的靠近所述發(fā)動機的多孔層，其中該熱電裝置靠近發(fā)動機的熱源和冷源布置。在上面描述的系統(tǒng)中，熱電裝置可以具有支承所述多孔層的兩個相對表面，一個表面靠近發(fā)動機布置，并且另一表面靠近空氣流布置。在上面描述的系統(tǒng)中，其中所述發(fā)動機包含渦輪發(fā)動機，并且熱電裝置可以靠近排氣噴口安裝到發(fā)動機。在上面描述的系統(tǒng)中，其中所述發(fā)動機包含渦輪發(fā)動機，并且進一步可以包括夾在相對的面片材之間的熱電裝置的陣列從而形成模塊，所述模塊靠近燃燒區(qū)段安裝到發(fā)動機。盡管本公開關于飛行器發(fā)動機(在其中存在或可以生成導熱材料的“熱”(例如發(fā)動機廢氣)和“冷”(例如旁通或環(huán)境空氣、水、油、乙二醇或其他冷卻劑流體)區(qū)域)描述了改進的熱電裝置的使用，但是其在存在不同的熱環(huán)境和冷環(huán)境的任何技術(shù)領域中都具有效用。例如，如果用在機動車或火車頭應用中，則冷環(huán)境可以是外部空氣流或液體冷卻劑。在工業(yè)或發(fā)電站應用中，冷環(huán)境可以是液體冷卻劑。盡管參考優(yōu)選實施例進行了公開，但是本領域技術(shù)人員應理解，可以進行各種改變，并且等效物可以替換其元件，而不背離本公開的范圍。
權(quán)利要求
1.一種改進的熱電模塊，其包含: 熱電裝置，所述熱電裝置具有被布置為與相對的熱環(huán)境和冷環(huán)境接觸的表面，以及 延伸表面，所述延伸表面緊密靠近所述熱電裝置的所述表面中的至少一個表面安裝，所述延伸表面包含多孔材料層，所述多孔材料層的至少一部分浸沒在所述熱環(huán)境或冷環(huán)境中的至少一個中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進的熱電部件，其中所述相對的熱環(huán)境和冷環(huán)境在發(fā)動機中，并且兩個所述表面都包括靠近所述表面的多孔材料層，并且進一步其中兩個所述多孔材料層的至少一部分分別被布置在所述熱環(huán)境和冷環(huán)境中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進的熱電部件，其中所述多孔材料是導熱的并且包含金屬、陶瓷和石墨碳中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改進的熱電部件，其中所述陶瓷選自由氮化硼、氮化硅、碳化硅、碳化鉿和碳化鉭構(gòu)成的群組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進的熱電部件，其中所述多孔材料具有低熱膨脹系數(shù)，并且包含金屬、陶瓷和石墨碳中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進的熱電部件，其中所述多孔材料是導熱的，并且所述金屬選自由銅、鋁、錫、鎳、銀和金構(gòu)成的群組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進的熱電部件，其中所述多孔材料是易延展的，并且從所述熱環(huán)境或冷環(huán)境中的一個迅速傳遞熱，從而增加到所述熱電部件的對流熱傳遞。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進的熱電部件，并且進一步包括夾在相對的面片材之間的所述熱電裝置的陣列，其中所述延伸表面鄰近并且緊密靠近所述相對的面片材的主表面中的一個主表面安裝。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進的熱電部件，其中所述發(fā)動機是具有機艙的飛行器發(fā)動機，并且所述熱電裝置被安裝到所述機艙內(nèi)的表面，使得一個多孔層與所述發(fā)動機機艙內(nèi)的流體接觸。
10.一種用于熱電裝置的熱集成的方法，其包含: 提供所述熱電裝置的陣列， 緊密靠近所述熱電裝置的陣列的一側(cè)放置第一面片材并且覆蓋所述一側(cè)， 緊密靠近所述熱電裝置的陣列的另一側(cè)放置第二面片材并且覆蓋所述另一側(cè)， 緊密靠近所述第一面片材提供第一層多孔材料，由此形成改進的熱電部件，以及 鄰近受熱環(huán)境安置所述第一面片材。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于熱電裝置的熱集成的方法，其中所述受熱環(huán)境在飛行器發(fā)動機中，并且進一步包括 緊密靠近所述第二面片材提供第二層多孔材料，以及 鄰近冷卻環(huán)境安置所述第二面片材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改進的熱電部件、一種用于在具有受熱不同的區(qū)域的環(huán)境中對改進的熱電部件進行熱集成的方法以及一種熱電發(fā)電系統(tǒng)。一般地，熱電部件包括熱電裝置，該熱電裝置具有布置在相對的熱環(huán)境和冷環(huán)境中的相對的表面；以及緊密靠近相對的表面中的至少一個安裝的延伸表面，該延伸表面是多孔材料層，多孔材料層的至少一部分浸沒在熱環(huán)境或冷環(huán)境中的至少一個中。該方法包括以下步驟緊密靠近熱電裝置陣列的相對側(cè)放置第一和第二面片材并且覆蓋相對側(cè)；緊密靠近第一面片材提供第一層多孔材料從而形成改進的熱電部件；以及鄰近受熱環(huán)境安置第一面片材。
文檔編號F02C6/18GK103210195SQ201180054527
公開日2013年7月17日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者M·F·斯圖拉, D·W·夸克, J·P·黃 申請人:波音公司