基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，涉及汽車尾氣余熱再利用發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有熱光伏系統(tǒng)中的光伏電池在發(fā)電時(shí)對(duì)汽車燃油的利用率低的問題。本發(fā)明所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，通過選擇輻射器將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣余熱轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽偻ㄟ^濾波器讓特定波長(zhǎng)的輻射能到達(dá)光伏電池表面，產(chǎn)生光電效應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將汽車尾氣余熱輻射能轉(zhuǎn)化為電能，本發(fā)明所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)通過選擇輻射器和濾波器的優(yōu)化配合，能夠使汽車燃油的利用效率提高10%，同時(shí)還有效解決了汽車尾氣的熱污染問題。本發(fā)明所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)適用于汽車尾氣余熱再利用發(fā)電領(lǐng)域。
【專利說明】基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車尾氣余熱發(fā)電系統(tǒng)。屬于汽車尾氣余熱再利用發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)研究表明內(nèi)燃機(jī)在燃燒后產(chǎn)生的能量約有30%至40%是以汽車尾氣的形式排放到大氣中，這些熱量的損失，不僅加快了不可再生能源的消耗，而且加重了環(huán)境熱污染。由于汽車尾氣攜帶的能量非常巨大，所以對(duì)其吸收利用具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。熱光伏電池可將汽車尾氣中余熱所產(chǎn)生的輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能。熱光伏系統(tǒng)的理論效率高、具有廣泛的熱源、可便攜、噪音低、高重量比功率、高體積比功率以及可實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)末，Cody認(rèn)為當(dāng)紅外發(fā)射體的工作溫度為1000-1800°C時(shí)，若熱光伏電池材料禁帶寬度在0.25-0.5eV區(qū)間，熱光伏系統(tǒng)將會(huì)獲得最高的系統(tǒng)效率和最大輸出功率密度。
[0003]目前研究較多的熱光伏電池除傳統(tǒng)S1、Ge電池外，主要集中于II1- V族半導(dǎo)體材料和量子阱結(jié)構(gòu)電池，他們具有較低的禁帶寬度，如GaSb電池、InGaAs電池、InGaAs/InP電池、InGaAsSb/GaSb電池和InAsSbP/InAs電池。目前，國(guó)內(nèi)外InAsSbP型熱光伏材料的研究還處于起步階段，多數(shù)研究者還致力于材料性能的分析研究，實(shí)際應(yīng)用中光伏電池最佳轉(zhuǎn)換頻譜范圍與輻射器射頻范圍相比非常小，因此現(xiàn)有熱光伏系統(tǒng)中的光伏電池在發(fā)電時(shí)對(duì)汽車燃油的利用率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有熱光伏系統(tǒng)中的光伏電池在發(fā)電時(shí)對(duì)汽車燃油的利用率低的問題，現(xiàn)提供一種基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)。
[0005]基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，它包括:尾氣通道2、選擇福射器3、濾波器4和光伏電池5 ;
[0006]尾氣通道2的出氣端連接選擇輻射器3的進(jìn)氣端，濾波器4用于對(duì)其接收到的紅外輻射波進(jìn)行濾波，并將有用輻射能量發(fā)送給光伏電池5，光伏電池5用于將其接收到的有用輻射能量轉(zhuǎn)化為電能。
[0007]基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，它還包括:汽車發(fā)動(dòng)機(jī)1、蓄電池6、散熱器7和廢氣收集箱8。
[0008]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)I的排氣端連接尾氣通道2的進(jìn)氣端，光伏電池5的電能輸出端連接蓄電池6的電能輸入端，散熱器7用于為光伏電池5散熱，廢氣收集箱8的進(jìn)氣端連接選擇福射器3的出氣端。
[0009]上述選擇輻射器的材料為在800K-1200K的高溫?zé)彷椛淦胶鈶B(tài)時(shí)，發(fā)射光譜峰位于3.5微米，發(fā)射峰寬小于0.5微米，并且具有單色性的復(fù)合材料。
[0010]上述濾波器的材料為Si和Si02交替疊層組合形成的光子晶體材料。
[0011]上述光伏電池的材料為禁帶寬度在0.3eV至0.5eV之間的半導(dǎo)體材料。[0012]本發(fā)明所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，通過選擇輻射器將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣余熱轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽偻ㄟ^濾波器讓特定波長(zhǎng)的輻射能到達(dá)光伏電池表面，產(chǎn)生光電效應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將汽車尾氣余熱輻射能轉(zhuǎn)化為電能，本發(fā)明所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)通過選擇輻射器和濾波器的優(yōu)化配合，能夠使汽車燃油的利用效率提高10%，同時(shí)還有效解決了汽車尾氣的熱污染問題。本發(fā)明所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)適用于汽車尾氣余熱再利用發(fā)電領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D1具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，它包括:尾氣通道2、選擇福射器3、濾波器4和光伏電池5 ；
[0015]尾氣通道2的出氣端連接選擇輻射器3的進(jìn)氣端，濾波器4用于對(duì)其接收到的紅外輻射波進(jìn)行濾波，并將有用輻射能量發(fā)送給光伏電池5，光伏電池5用于將其接收到的有用輻射能量轉(zhuǎn)化為電能。
[0016]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，它還包括:汽車發(fā)動(dòng)機(jī)1、蓄電池6、散熱器7和廢氣收集箱8。
[0017]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)I的排氣端連接尾氣通道2的進(jìn)氣端，光伏電池5的電能輸出端連接蓄電池6的電能輸入端，散熱器7用于為光伏電池5散熱，廢氣收集箱8的進(jìn)氣端連接選擇福射器3的出氣端。
[0018]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或二所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，選擇輻射器3的材料為在800K?1200K的高溫?zé)彷椛淦胶鈶B(tài)時(shí)，發(fā)射光譜峰位于3.5微米，發(fā)射峰寬小于0.5微米，并且具有單色性的復(fù)合材料。
[0019]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或二所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，濾波器4的材料為Si和Si02交替疊層組合形成的光子晶體材料。
[0020]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或二所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，光伏電池5的材料為禁帶寬度在0.3eV至
0.5eV之間的半導(dǎo)體材料。
[0021]基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)的工作原理:
[0022]汽車發(fā)動(dòng)機(jī)I排出的廢氣經(jīng)尾氣通道2進(jìn)入選擇輻射器3，選擇輻射器3在高溫下產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的紅外輻射波，并將該紅外輻射波發(fā)射到濾波器4中，濾波器4透過有用輻射能量并反射無用能量，該有用輻射能量透射至光伏電池5中，光伏電池5內(nèi)部的P-N結(jié)對(duì)該有用能量產(chǎn)生光電效應(yīng)形成電流，從而將高溫受熱的輻射能量直接轉(zhuǎn)化成電能，最終將該電能儲(chǔ)存在蓄電池6內(nèi)；無用輻射能量反射回選擇輻射器3，并用于維持選擇輻射器3處于高溫；散熱器7用于為光伏電池5散熱，廢氣收集箱8用于收集廢氣。
【權(quán)利要求】
1.基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，其特征在于，它包括:尾氣通道(2)、選擇輻射器(3)、濾波器(4)和光伏電池(5); 尾氣通道(2)的出氣端連接選擇輻射器(3)的進(jìn)氣端，濾波器(4)用于對(duì)其接收到的紅外輻射波進(jìn)行濾波，并將有用輻射能量發(fā)送給光伏電池(5)，光伏電池(5)用于將其接收到的有用輻射能量轉(zhuǎn)化為電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，其特征在于，它還包括:汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(I)、蓄電池(6)、散熱器(7)和廢氣收集箱(8)。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的排氣端連接尾氣通道(2 )的進(jìn)氣端，光伏電池(5 )的電能輸出端連接蓄電池(6)的電能輸入端，散熱器(7)用于為光伏電池(5)散熱，廢氣收集箱(8)的進(jìn)氣端連接選擇輻射器(3)的出氣端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，其特征在于，選擇輻射器(3)的材料為在800K?1200K的高溫?zé)彷椛淦胶鈶B(tài)時(shí)，發(fā)射光譜峰位于3.5微米，發(fā)射峰寬小于0.5微米，并且具有單色性的復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，其特征在于，濾波器(4)的材料為Si和Si02交替疊層組合形成的光子晶體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于汽車尾氣余熱的熱光伏系統(tǒng)，其特征在于，光伏電池(5)的材料為禁帶寬度在0.3eV至0.5eV之間的半導(dǎo)體材料。
【文檔編號(hào)】F01N5/02GK103457515SQ201310428610
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】帥永, 黃興, 王其楨, 袁遠(yuǎn), 談和平 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)