專利名稱：：利用熱電效應(yīng)和兩種化學(xué)反應(yīng)即分別用于產(chǎn)生和耗散熱的放熱化學(xué)反應(yīng)和吸熱化學(xué)反應(yīng)...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及基于熱電效應(yīng)的發(fā)電機(jī)，其至少包括-熱源，其為放熱化學(xué)反應(yīng)的中心并且包括用于向所述放熱化學(xué)反應(yīng)供應(yīng)至少ー種反應(yīng)物的裝置，-散熱器，其為吸熱化學(xué)反應(yīng)的中心并且包括用于排出所述吸熱化學(xué)反應(yīng)的至少ー種產(chǎn)物的裝置，-和提供有分別與所述熱源和所述散熱器接觸的至少兩個(gè)區(qū)域的熱電轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)這樣的基于熱電效應(yīng)的發(fā)電機(jī)的方法。本發(fā)明還涉及用于制造這樣的發(fā)電機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
：目前，進(jìn)行了用于開(kāi)發(fā)可運(yùn)輸?shù)?transportable)發(fā)電機(jī)的巨大努力。制造可運(yùn)輸?shù)陌l(fā)電機(jī)的可能方式之ー在于使用熱電轉(zhuǎn)換器，S卩，基于熱能通過(guò)塞貝克效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電能的原理的操作設(shè)備。特別地，如圖I中所示，這樣的轉(zhuǎn)換器I含有由一系列若干個(gè)電串聯(lián)且熱并聯(lián)的熱電偶形成的模塊。各熱電偶具體地由熱電元件2a和熱電元件2b構(gòu)成，熱電元件2a由具有正的塞貝克系數(shù)的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料形成，熱電元件2b由具有負(fù)的塞貝克系數(shù)的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料形成。熱電元件2a和2b通過(guò)由導(dǎo)電材料形成的結(jié)3a(熱側(cè)結(jié))或3b(冷側(cè)結(jié))成雙地彼此連接，以獲得所述熱電元件的串聯(lián)電連接。此外，組成所述模塊的熱電元件2a和2b并聯(lián)熱連接以優(yōu)化從所述模塊的第一面4a朝向其第二面4b通過(guò)其的熱通量以及其電阻(由于從面4a朝向面4b的熱梯度(AT=Te-Tf)的施加導(dǎo)致)。這樣的熱通量然后涉及載流子的位移和由此導(dǎo)致的電流I的出現(xiàn)。具體地，當(dāng)熱電元件2a和2b分別具有正的塞貝克系數(shù)(記為S2a)和負(fù)的塞貝克系數(shù)(S2b)時(shí)，它們的塞貝克系數(shù)彼此相加且所述模塊的電勢(shì)差V具有下式V=NX(S2b-S2a)XΔΤ=NXSnpXΔΤ其中-N對(duì)應(yīng)于模塊中的熱電元件2a和2b對(duì)的數(shù)目，-ΔT對(duì)應(yīng)于施加在熱電轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)面4a和4b(也稱作所述轉(zhuǎn)換器的熱區(qū)域和冷區(qū)域)之間的熱梯度(Te-Tf),和-Snp對(duì)應(yīng)于熱電元件2a和2b之間的差分(differential)塞貝克系數(shù)。對(duì)于等于所述轉(zhuǎn)換器的內(nèi)阻rint的電阻性負(fù)荷(resistivecharge),由這樣的熱電轉(zhuǎn)換器輸出的最大功率具有下式(I)權(quán)利要求1.基于熱電效應(yīng)的發(fā)電機(jī)，其至少包括-熱源(5)，其為放熱化學(xué)反應(yīng)的中心并且包括用于向所述放熱化學(xué)反應(yīng)供應(yīng)至少一種反應(yīng)物的裝置(7)，-散熱器(6)，其為吸熱化學(xué)反應(yīng)的中心并且包括用于排出所述吸熱化學(xué)反應(yīng)的至少一種產(chǎn)物的裝置(11)，-和提供有分別與所述熱源(5)和所述散熱器(6)接觸的至少兩個(gè)區(qū)域(4a，4b)的熱電轉(zhuǎn)換器(I)，所述發(fā)電機(jī)的特征在于所述用于供應(yīng)所述熱源的裝置(7)連接至所述用于對(duì)所述散熱器進(jìn)行排出的裝置(11)，所述吸熱化學(xué)反應(yīng)的所述產(chǎn)物形成所述放熱化學(xué)反應(yīng)的所述反應(yīng)物。2.根據(jù)權(quán)利要求I的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述熱源(5)和所述散熱器(6)分別由至少第一和第二循環(huán)通道形成。3.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述第一和第二循環(huán)通道具有平行的縱軸且所述熱電轉(zhuǎn)換器(I)介于所述第一和第二循環(huán)通道之間。4.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述第一和第二循環(huán)通道具有螺旋形構(gòu)造。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述第一和第二循環(huán)通道各自由包括內(nèi)表面的壁定界限，所述內(nèi)表面提供有用于分別與所述第一或第二循環(huán)通道有關(guān)的吸熱或放熱化學(xué)反應(yīng)的催化涂層。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述散熱器(6)包括覆蓋有用于所述吸熱化學(xué)反應(yīng)的催化涂層的包括多個(gè)孔的多孔薄膜。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的發(fā)電機(jī)，其特征在于其包括連接至所述用于對(duì)所述散熱器(6)進(jìn)行排出的裝置(11)的燃料電池(12)。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述熱電轉(zhuǎn)換器(I)被以熱方式定尺度以遵循下面的式子^傳導(dǎo)=小冷_小塞貝克冷_小焦耳小傳導(dǎo)=小熱_小塞貝克熱+小焦耳其中Φ為從第一區(qū)域到第二區(qū)域通過(guò)所述熱電轉(zhuǎn)換器的熱通量，-Φ&和Φ^為分別被所述吸熱化學(xué)反應(yīng)和所述放熱化學(xué)反應(yīng)吸收的熱通量，^為分別在與所述熱源接觸的區(qū)域(4a)中和在與所述散熱器接觸的區(qū)域(4b)中的塞貝克熱通量，和-Φ胃￥為所述熱電轉(zhuǎn)換器中通過(guò)焦耳效應(yīng)產(chǎn)生的熱通量。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的發(fā)電機(jī)，其特征在于所述熱電轉(zhuǎn)換器(I)包括至少兩種不同的熱電元件對(duì)。10.用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的基于熱電效應(yīng)的發(fā)電機(jī)的方法，其特征在于形成所述放熱化學(xué)反應(yīng)的所述反應(yīng)物的所述吸熱化學(xué)反應(yīng)的所述產(chǎn)物為氫氣。11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述放熱化學(xué)反應(yīng)為氫氣的催化燃燒反應(yīng)且所述吸熱化學(xué)反應(yīng)為催化重整反應(yīng)。12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述催化重整反應(yīng)由甲醇和水使用選自銅、鋅、鋁、鋯和鈀的催化劑進(jìn)行。13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其特征在于在所述熱電轉(zhuǎn)換器(I)的所述兩個(gè)區(qū)域(4a，4b)之間保持高于200°C的熱梯度(AT)。14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于當(dāng)所述熱源(5)和所述散熱器(6)分別由具有平行的縱軸的第一和第二循環(huán)通道形成時(shí)，第一和第二反應(yīng)混合物按照相反的方向分別循環(huán)通過(guò)所述第一和第二循環(huán)通道。15.制造根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的基于熱電效應(yīng)的發(fā)電機(jī)的方法,其特征在于其通過(guò)至少一個(gè)粉末注射模塑，特別是納米尺寸的粉末注射模塑步驟獲得。全文摘要本發(fā)明涉及利用熱電效應(yīng)的發(fā)電機(jī)，其至少包括一個(gè)熱源(5)、散熱器(6)和提供有分別與熱源(5)和散熱器(6)接觸的至少兩個(gè)區(qū)域(4a，4b)的熱電轉(zhuǎn)換器(1)。熱源(5)容納放熱化學(xué)反應(yīng)例如氫氣的催化燃燒。散熱器(6)容納吸熱化學(xué)反應(yīng)，所述吸熱化學(xué)反應(yīng)的至少一種產(chǎn)物構(gòu)成所述放熱化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物之一。一旦所述產(chǎn)物通過(guò)散熱器(6)產(chǎn)生，其便被送向熱源(5)的輸入端(7)以在那里反應(yīng)。所述吸熱化學(xué)反應(yīng)特別地為甲醇蒸汽重整反應(yīng)。文檔編號(hào)H01L35/30GK102668145SQ201080052201公開(kāi)日2012年9月12日申請(qǐng)日期2010年11月16日優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日發(fā)明者J-A.格魯斯,M.普里森尼爾,P.考羅內(nèi)爾,T.卡洛夫申請(qǐng)人:原子能和代替能源委員會(huì)