相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年10月2日提交的題為“thermoelectricgeneratingunitandmethodsofmakingandusingsame”的美國臨時專利申請第62/059,084號的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

本申請涉及2014年10月2日提交的題為“thermoelectricgeneratorsforrecoveringwasteheatfromengineexhaust,andmethodsofmakingandusingthesame”的美國臨時專利申請第62/059,092號，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

本申請還涉及與本申請同日提交的題為“thermoelectricgeneratorsforrecoveringwasteheatfromengineexhaust,andmethodsofmakingandusingthesame”的pct專利申請(申請?zhí)柎?，tba)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

領(lǐng)域

本申請涉及熱電發(fā)電單元。應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明具有更廣泛的適用范圍。

背景

通常利用在基部結(jié)構(gòu)上被布置成多個串聯(lián)鏈配置的多個熱電引腳(thermoelectricleg)封裝熱電(te)設(shè)備。多個熱電引腳中的每一個可以包括p型或n型熱電材料，其可以由高導(dǎo)電性和相對高的熱阻率表征。一個或更多個p型te引腳可以經(jīng)由導(dǎo)體從每個方向以串聯(lián)鏈配置、或熱串聯(lián)地電并聯(lián)的配置、或熱并聯(lián)地電并聯(lián)的配置成對聯(lián)接至一個或更多個n型te，一個導(dǎo)體聯(lián)接在te引腳的一個端部區(qū)域處，并且另一個導(dǎo)體聯(lián)接在te引腳的另一個端部區(qū)域處。當(dāng)使用兩個導(dǎo)體作為兩個電極來跨越熱電設(shè)備的頂部/底部區(qū)域施加偏置電壓時，產(chǎn)生溫差，使得熱電設(shè)備可以用作制冷(例如，珀?duì)柼?peltier))設(shè)備。當(dāng)熱電設(shè)備經(jīng)受熱接合時，其中te引腳的第一端部區(qū)域處的導(dǎo)體被附接到接合部的冷側(cè)并且在te引腳的第二端部區(qū)域處的導(dǎo)體與接合部的熱側(cè)接觸，該熱電設(shè)備能夠作為能量轉(zhuǎn)換(例如，塞貝克(seebeck))設(shè)備跨越接合部產(chǎn)生電壓。

熱電設(shè)備的能量轉(zhuǎn)換效率可以通過所謂的熱功率密度或“熱電優(yōu)值(thermoelectricfigureofmerit)”zt來測量，其中，zt等于ts²σ/k，其中，t是溫度，s是塞貝克系數(shù)，σ是電導(dǎo)率，并且k是熱電材料的熱導(dǎo)率。為了通過采用塞貝克效應(yīng)提高熱電設(shè)備的zt值，尋求高性能熱電材料和開發(fā)低成本制造工藝是主要關(guān)注的問題。然而，新的材料組合和新的環(huán)境要求揭示了對用于封裝熱電設(shè)備的改進(jìn)技術(shù)的需要。

概述

本申請涉及熱電發(fā)電單元。應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明具有更廣泛的適用范圍。

在一個方面，熱電發(fā)電單元包括熱側(cè)熱交換器，其包括第一側(cè)、第二側(cè)和一個或更多個離散通道；大體上平坦的第一冷側(cè)板；以及大體上平坦的第二冷側(cè)板。熱電發(fā)生單元還可以包括布置在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間的第一多個熱電設(shè)備；以及布置在第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間的第二多個熱電設(shè)備。熱電發(fā)電單元還可以包括在熱側(cè)熱交換器的一個或更多個離散通道外的相應(yīng)位置處在第一冷側(cè)板和第二冷側(cè)板之間延伸的多個緊固件。緊固件可以設(shè)置在第一多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)，并且可以設(shè)置在第二多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)。緊固件可以壓縮第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間的第一多個熱電設(shè)備，并且壓縮第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間的第二多個熱電設(shè)備。

在一些實(shí)施方案中，第一多個熱電設(shè)備的第一子集居中地設(shè)置，并且第一多個熱電設(shè)備的第二子集外圍地設(shè)置。多個緊固件的第一子集可以向第一多個熱電設(shè)備的第一子集施加第一力。多個緊固件的第二子集可以向第一多個熱電設(shè)備的第二子集施加第二力。第一力可以大于第二力。例如，第一力是第二力的至少1.5倍。在一些實(shí)施方案中，第一多個熱電設(shè)備的第三子集設(shè)置在第一多個熱電設(shè)備的第一子集和第一多個熱電設(shè)備的第三子集之間。多個緊固件的第三子集可以向第一多個熱電設(shè)備的第三子集施加第三力。第三力可以小于第一力并且大于第二力。在一些實(shí)施方案中，第一力是第三力的大約1.5倍，且第一力是第二力的大約3倍。在一些實(shí)施方案中，第一力可以為大約11kn-13kn，第三力為大約7kn-9kn，且第二力為大約3kn-5kn。

在一些實(shí)施方案中，每個緊固件包括螺栓或螺釘；以及沿該螺栓或螺釘設(shè)置的彈簧、貝氏(belleville)墊圈或彈簧墊圈。在一些實(shí)施方案中，與多個緊固件的第二子集相比，多個緊固件的第一子集包括沿著該子集的螺栓或螺釘設(shè)置的數(shù)量更多的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈。

在一些實(shí)施方案中，第一多個熱電設(shè)備在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間被布置成列和行，緊固件分別設(shè)置在列和行之間的間隙內(nèi)。一些實(shí)施方案對于第一多個熱電設(shè)備的每四個熱電設(shè)備和第二多個熱電設(shè)備的每四個熱電設(shè)備包括四個緊固件。

在一些實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器還包括設(shè)置在一個或更多個離散通道中的每一個內(nèi)的翅片。在一些實(shí)施方案中，翅片包括不銹鋼、鍍鎳銅或不銹鋼復(fù)合銅。在一些實(shí)施方案中，一個或更多個離散通道中的每一個內(nèi)的翅片的密度為每英寸至少12個翅片。

在一些實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器包括被配置成將熱側(cè)熱交換器密封地聯(lián)接到管道凸緣的至少一個螺桿。

在一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板還包括針形翅片(pinfin)、直翅片(straightfin)或錯置翅片(offsetfin)。在一些實(shí)施方案中，針形翅片被布置成直線式布置或交錯式布置。

在一些實(shí)施方案中，第一多個熱電設(shè)備設(shè)置在電路板上。

在一些實(shí)施方案中，該第一多個熱電設(shè)備包括熱電材料，該熱電材料選自由黝銅礦、硅化鎂、硅化錫化鎂(magnesiumsilicidestannide)、硅、硅納米線、碲化鉍、方鈷礦、碲化鉛、tags(碲-銻-鍺-銀)、銻化鋅、硅鍺以及half-heusler化合物組成的組。

在一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板和第二冷側(cè)板中的至少一個包括高效冷側(cè)熱交換器；且熱側(cè)熱交換器包括高效熱側(cè)熱交換器。

在一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板包括用于冷卻劑流入的入口和用于冷卻劑流出的出口，其中，入口和出口彼此在第一冷側(cè)板的相同側(cè)上。

一些實(shí)施方案包括以下中的至少一個：設(shè)置在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間的卡普頓膜(kaptonfilm)；設(shè)置在第一冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間的卡普頓膜；設(shè)置在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間的云母片；設(shè)置在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間的石墨片；設(shè)置在第一冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間間隙墊；以及設(shè)置在第一冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間的陽極氧化層。

在另一方面，一種組裝熱電發(fā)電單元的方法包括：提供熱側(cè)熱交換器，其包括第一側(cè)、第二側(cè)以及一個或更多個離散通道；提供大體上平坦的第一冷側(cè)板；以及提供大體上平坦的第二冷側(cè)板。該方法可以包括在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間布置第一多個熱電設(shè)備，并在第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間布置第二多個熱電設(shè)備。該方法還可以包括在熱側(cè)熱交換器的一個或更多個離散通道外部的相應(yīng)位置處、和第一多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)、以及第二多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)，設(shè)置在第一冷側(cè)板和第二冷側(cè)板之間延伸的多個緊固件。該方法還可以包括通過緊固件壓縮第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間的第一多個熱電設(shè)備以及第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間的第二多個熱電設(shè)備。

在一些實(shí)施方案中，該方法還可以包括居中地設(shè)置第一多個熱電設(shè)備的第一子集；外圍地設(shè)置第一多個熱電設(shè)備的第二子集；利用多個緊固件的第一子集將第一力施加到第一多個熱電設(shè)備的第一子集；以及利用多個緊固件的第二子集將第二力施加到第一多個熱電設(shè)備的第二子集。第一力可以大于第二力。例如，第一力可以是第二力的至少1.5倍。在一些實(shí)施方案中，該方法還可以包括在第一多個熱電設(shè)備的第一子集與第一多個熱電設(shè)備的第三子集之間設(shè)置第一多個熱電設(shè)備的第三子集；以及利用多個緊固件的第三子集將第三力施加至第一多個熱電設(shè)備的第三子集。第三力可以小于第一力并且大于第二力。在一些實(shí)施方案中，第一力是第三力的大約1.5倍，且第一力是第二力的大約3倍。在一些實(shí)施方案中，第一力為大約11kn-13kn，第三力為大約7kn-9kn，且第二力為大約3kn-5kn。

在一些實(shí)施方案中，每個緊固件包括螺栓或螺釘；以及沿該螺栓或螺釘設(shè)置的彈簧、貝氏墊圈(bellevillewasher)或彈簧墊圈。在一些實(shí)施方案中，與多個緊固件的第二子集相比，多個緊固件的第一子集包括沿著該子集的螺栓或螺釘設(shè)置的數(shù)量更多的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈。

在一些實(shí)施方案中，該方法還包括在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間將第一多個熱電設(shè)備布置成列和行；并且分別將緊固件設(shè)置在列和行之間的間隙內(nèi)。一些實(shí)施方案包括為每四個熱電設(shè)備設(shè)置四個緊固件。

在一些實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器還包括設(shè)置在一個或更多個離散通道中的每一個內(nèi)的翅片。在一些實(shí)施方案中，翅片包括不銹鋼、鍍鎳銅或不銹鋼復(fù)合銅。在一些實(shí)施方案中，一個或更多個離散通道中的每一個內(nèi)的翅片的密度為每英寸至少12個翅片。

在一些實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器包括至少一個螺桿，且該方法還包括經(jīng)由該至少一個螺桿將熱側(cè)熱交換器密封地聯(lián)接到管道凸緣。

在一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板還包括針形翅片、直翅片或錯置翅片。在一些實(shí)施方案中，針形翅片被布置成直線式布置或交錯式布置，或包括釬焊錯置針形翅片(brazedoffsetpinfin)。

在一些實(shí)施方案中，該方法還包括將第一多個熱電設(shè)備設(shè)置在電路板上。

在一些實(shí)施方案中，該第一多個熱電設(shè)備包括熱電材料，該熱電材料選自由黝銅礦、硅化鎂、硅化錫化鎂、硅、硅納米線、碲化鉍、方鈷礦、碲化鉛、tags(碲-銻-鍺-銀)、銻化鋅、硅鍺以及half-heusler化合物組成的組。

在一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板和第二冷側(cè)板中的至少一個包括高效冷側(cè)熱交換器；且該熱側(cè)熱交換器包括高效熱側(cè)熱交換器。

在一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板包括用于冷卻劑流入的入口和用于冷卻劑流出的出口，其中，入口和出口彼此在第一冷側(cè)板的相同側(cè)上。

在一些實(shí)施方案中，該方法包括以下中的至少一個：在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置卡普頓膜；在第一冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置卡普頓膜；在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置云母片；在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置石墨片；在第一冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置間隙墊；以及在第一冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置陽極氧化層。

附圖簡述

圖1a-1g示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的示例性熱電發(fā)電單元的視圖。

圖2a-2c示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的用于如圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元中的示例性熱電組件的視圖。

圖3a-3c示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的用于如圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元中的緊固件的示例性布置。

圖4a示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的用于例如圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元中的緊固件布置的一個非限制性示例。

圖4b示意性地示出了可以使用圖4a所示的緊固件布置來獲得的壓力分布的一個非限制性示例。

圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的作為例如在圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元的排氣流量的函數(shù)的示例性功率輸出的曲線圖。

圖6示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的作為例如在圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元的排氣流量的函數(shù)的示例性壓降的曲線圖。

圖7示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的制備熱電發(fā)電單元的示例性方法中的步驟。

詳述

本申請涉及熱電發(fā)電單元。應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明具有更廣泛的適用范圍。

例如，本發(fā)明的熱電發(fā)電單元的實(shí)施方案可以包括以夾層型布置提供的多個熱電設(shè)備，其包括：中心熱側(cè)熱交換器，該中心熱側(cè)熱交換器可以配置成接收攜帶廢熱的流體，例如，來自發(fā)動機(jī)的排氣；以及布置在熱側(cè)熱交換器的任一側(cè)上的兩個冷側(cè)板。一些熱電設(shè)備可以設(shè)置在熱側(cè)熱交換器的一側(cè)和一個冷側(cè)板之間，并且一些熱電設(shè)備可以設(shè)置在熱側(cè)熱交換器的另一側(cè)和另一個冷側(cè)板之間。為了在整個操作溫度范圍內(nèi)在熱電設(shè)備、熱側(cè)熱交換器和相應(yīng)的冷側(cè)板之間提供足夠的熱接觸，同時抑制攜帶廢熱的流體的泄漏，可以跨越夾層型布置分配多個緊固件，并且可以壓縮夾層型布置。例如，熱側(cè)熱交換器可以包括一個或更多個離散通道，例如，多個離散通道，攜帶廢熱的流體可以流過該多個離散通道，且緊固件可以布置在一個或更多個離散通道的外部，例如，布置在通道之間的間隙內(nèi)，而不是通過其中一個通道布置，以抑制從熱電發(fā)電單元內(nèi)的熱側(cè)熱交換器流出的流體的潛在泄漏。另外地或替代地，緊固件可以設(shè)置在熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)。冷側(cè)板可以是大體上平坦的，使得緊固件施加在熱電設(shè)備上的壓力在操作溫度下可以相對均勻地跨越熱電發(fā)電單元。

圖1a-1g示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的示例性熱電發(fā)電單元(tgu)的視圖。在圖1a-1g中示出的tgu100的非限制性實(shí)施方案包括第一冷側(cè)板110、熱側(cè)熱交換器120、第二冷側(cè)板130、第一熱電組件160、第二熱電組件170以及多個緊固件111。從圖1c可以看出，第一熱電組件160可以設(shè)置在第一冷側(cè)板110和熱側(cè)熱交換器120的第一側(cè)126之間，且第二熱電組件170可以設(shè)置在第二冷側(cè)板120和熱側(cè)熱交換器120的第二側(cè)127之間。緊固件111可以設(shè)置成穿過孔，該孔被界定成穿過第一冷側(cè)板110、熱側(cè)熱交換器120、第二冷側(cè)板130、第一熱電組件160以及第二熱電組件170，并且可以在tgu上提供合適的力分配和壓力分配，以便在可能導(dǎo)致tgu的部件的不同熱膨脹的各種操作條件下在tgu的部件之間保持令人滿意的熱接觸。

在一些實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器120包括第一側(cè)126、第二側(cè)127以及一個或更多個離散通道，例如，多個離散通道121。一個或更多個離散通道121中的每個可以被配置成接納攜帶廢熱的流體，例如，來自發(fā)動機(jī)的排氣。例如，一個或更多個離散通道121中的每一個可以包括流體入口123和流體出口128以及將入口123和出口128流體地聯(lián)接至彼此的內(nèi)腔。內(nèi)腔可以配置成從經(jīng)過該內(nèi)腔的流體中提取熱量，例如，沿圖1a、圖1b以及圖1g所示的箭頭112所示的方向。例如，在一些實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器120還可以包括設(shè)置在一個或更多個離散通道121中的每一個的內(nèi)腔內(nèi)的翅片。翅片可以包括任何合適的成分。說明性地，這樣的翅片可以包括例如，不銹鋼、鍍鎳銅或不銹鋼復(fù)合銅?？梢栽O(shè)置任何合適布置、數(shù)量以及密度的翅片，以便從經(jīng)過一個或更多個離散通道121的流體中提取熱量。例如，在一些實(shí)施方案中，一個或更多個離散通道中的每一個內(nèi)的翅片的密度為每英寸至少12個翅片。在一個說明性實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器包括高效熱側(cè)熱交換器。如本文所用的，“高效熱側(cè)熱交換器”旨在表示特征為熱阻小于約0.0015m²k/w的熱側(cè)熱交換器，例如，熱阻小于約0.00025m²k/w。

另外地或替代地，熱側(cè)熱交換器121可選地可以包括至少一個螺桿124，螺桿124被配置成將熱側(cè)熱交換器密封地聯(lián)接到管道凸緣或攜帶廢熱的其它合適的流體的源。例如，在圖1a-1g中示出的實(shí)施方案中，熱交換器120的一個或更多個離散通道121中的每一個可以包括四個螺桿，兩個用于將熱側(cè)熱交換器120的前板122聯(lián)接到管道凸緣的第一區(qū)域，且兩個用于將熱側(cè)熱交換器的背板129聯(lián)接到管道凸緣的第二區(qū)域。應(yīng)理解，可以使用任何合適類型、數(shù)量和布置的緊固件，以將熱側(cè)熱交換器121聯(lián)接到攜帶廢熱的流體的源。

在一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130是大體上平坦的?！按篌w上平坦的”是指冷側(cè)板包括第一和第二主表面，每個主表面大體上是平面的并且彼此平行，例如，其特征在于跨越冷側(cè)板的平坦度和平面度規(guī)格為約0.010”或更小。在一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130各自在熱電發(fā)電單元110的大體整個側(cè)表面上是大體上平坦的。在一個非限制性示例中，第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的每一個可以包括由導(dǎo)熱材料(例如，金屬或陶瓷)制成的大體上平坦的板件?？梢元?dú)立地適用于第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個中的示例性金屬可以選自由鋁、銅、鉬、鎢、銅鉬合金、不銹鋼以及鎳構(gòu)成的組?？梢元?dú)立地適用于第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個中的示例性陶瓷可以選自由碳化硅、氮化鋁、氧化鋁以及氮化硅構(gòu)成的組。在一個說明性實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個可以包括金屬，例如，上面列出的示例性金屬，且第一冷側(cè)板130和第二冷側(cè)板130中的另一個可以包括陶瓷，例如，上面列出的示例性陶瓷。在另一個說明性實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130都可以包括金屬，例如，上面列出的示例性金屬。在另一個說明性實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130都可以包括陶瓷，例如，上面列出的示例性陶瓷。

第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130(例如，大體上平坦的板件)中的每一個可以包括被界定成在其中穿過的用于分別接納緊固件111的多個孔口。作為一個示例，該孔口可以延伸穿過每個大體上平坦的板件的整個厚度。作為另一個示例，該孔口可以僅延伸穿過大體上平坦的板件中的一個或兩者的厚度的一部分。在一些實(shí)施方案中，孔口被布置成跨越每個大體上平坦的板件的表面的多個行和多個列。

在一些實(shí)施方案中，大體上平坦的第一冷側(cè)板110和大體上第二冷側(cè)板130中的一個或兩個包括界定在其中的一個或更多個通道，通道被配置成接納流體冷卻劑，例如，液體或氣體冷卻劑。第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個可以包括用于冷卻劑流入的一個或更多個入口113a或113b以及用于冷卻劑流出的一個或更多個出口113b或113a。在一個示例中，用于第一冷側(cè)板110的入口113a或113b和出口113b或113a彼此位于第一冷側(cè)板的相同側(cè)上，并且用于第二冷側(cè)板130的入口133a或133b和出口133b或133a彼此位于第二冷側(cè)板的相同側(cè)上，例如，以便促進(jìn)安裝和接近端口的容易性。

另外地或替代地，第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個還可以包括針形翅片、直翅片或錯置翅片。在一些實(shí)施方案中，翅片可以設(shè)置在第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個的內(nèi)部，例如，可以設(shè)置在分別界定在第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個內(nèi)的通道內(nèi)。翅片可以用于提供擴(kuò)大的表面或增加的表面積以增加熱傳遞。翅片還可以改變水力直徑并使流動路徑變化，從而造成邊界層的破壞，仍然增加熱傳遞。在一些實(shí)施方案中，針形翅片可以可選地被布置成直線式布置或交錯式布置。在一個非限制性示例中，第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的至少一個包括高效冷側(cè)熱交換器。如本文所用的，術(shù)語“高效冷側(cè)熱交換器”旨在表示其特征為熱阻小于約7.5e-10m²k/w的冷側(cè)熱交換器。

在圖1a-1g中所示的實(shí)施方案中，熱電發(fā)電單元還包括布置在第一冷側(cè)板110和熱側(cè)熱交換器120的第一側(cè)126之間的第一多個熱電設(shè)備161，和布置在第二冷側(cè)板130和熱側(cè)熱交換器120的第二側(cè)127之間的第二多個熱電設(shè)備171。作為一個示例，可以將第一多個熱電設(shè)備161設(shè)置為第一熱電組件160的一部分，并且可以將第二多個熱電設(shè)備171設(shè)置為第二熱電組件170的一部分。以下參考圖2a-2c描述例如適合用于第一熱電組件160和第二熱電組件170中的一個或兩個的熱電組件的示例性實(shí)施方案。在例如以下參考圖2a-2c更詳細(xì)地描述的實(shí)施方案中，第一多個熱電設(shè)備161和第二多個熱電設(shè)備171中的一個或兩個可以設(shè)置在電路板上。

第一多個熱電設(shè)備161可以在第一冷側(cè)板110和熱側(cè)熱交換器120的第一側(cè)126之間成列和成行地布置，并且緊固件111可以分別設(shè)置在列和行之間的間隙內(nèi)，例如，使得緊固件不需要通過第一多個熱電設(shè)備中的任何熱電設(shè)備161。另外地或替代地，第二多個熱電設(shè)備171可以在第二冷側(cè)板130和熱側(cè)熱交換器120的第二側(cè)127之間成列和成行地布置，并且緊固件111可以分別設(shè)置在列和行之間的間隙內(nèi)，例如，使得緊固件不需要通過第二多個熱電設(shè)備中的任何熱電設(shè)備171。

第一和第二多個熱電設(shè)備的熱電設(shè)備161、171可以具有任何合適的配置。例如，熱電設(shè)備161、171中的每一個可以包括一個或更多個熱電引腳，例如，可以包括一個或更多個p型熱電引腳和一個或更多個n型熱電引腳。每個熱電引腳可以包括設(shè)置在第一和第二導(dǎo)電材料之間的熱電材料。p型熱電引腳可以包括與n型熱電引腳不同的材料，或包括相同的材料但具有與n型熱電引腳的摻雜不同的摻雜。例如，第一多個熱電設(shè)備161和第二多個熱電設(shè)備171中的一個或兩個可以包括從由以下材料構(gòu)成的組中選擇的熱電材料：黝銅礦、硅化鎂、硅化錫化鎂、硅、硅納米線、碲化鉍、方鈷礦、碲化鉛、tags(碲-銻-鍺-銀)、銻化鋅、硅鍺、half-heusler化合物或本領(lǐng)域已知或尚待開發(fā)的任何其它熱電材料。可選地，一個或更多個p型熱電引腳中的一個或更多個可以與n型熱電引腳中的一個或更多個串聯(lián)電連接并且并聯(lián)熱連接，以便響應(yīng)于跨越組件的溫差產(chǎn)生電流。可以在每個熱電設(shè)備161、171內(nèi)設(shè)置任何合適數(shù)量的熱電引腳。在非限制性示例中，每個熱電設(shè)備可以包括1至100個p型熱電引腳和1至100個n型熱電引腳，或10至80個p型熱電引腳和10至80個n型熱電引腳，或20到60個p型熱電引腳和20至60個n型熱電引腳，例如，48個p型熱電引腳和48個n型熱電引腳。熱電設(shè)備中的p型熱電引腳的數(shù)量可以相同于但不一定相同于該熱電設(shè)備中的n型熱電引腳的數(shù)量。

第一多個熱電設(shè)備161可以被電連接成以便響應(yīng)于熱側(cè)熱交換器120和第一冷側(cè)板110之間的溫差從其獲得電流。第二多個熱電設(shè)備171可以被電連接成以便響應(yīng)于熱側(cè)熱交換器120和第二冷側(cè)板130之間的溫差從其獲得電流。在一個非限制性實(shí)施方案中，第一多個熱電設(shè)備161利用導(dǎo)體140與第二多個熱電設(shè)備171串聯(lián)電連接。例如，圖1f所示的示例性外部連接部包括導(dǎo)線141、142以及143。正極導(dǎo)線141和負(fù)極導(dǎo)線142分別從第一熱電組件160和第二熱電組件170延伸。串聯(lián)導(dǎo)線143從第一熱電組件160和第二熱電組件170兩者延伸，以將組件160、170彼此串聯(lián)地電連接。第一熱電組件160和第二熱電組件170各自的熱電設(shè)備在內(nèi)部以串并聯(lián)配置布線。

對于適用于本發(fā)明的熱電發(fā)電單元的熱電引腳、電連接部以及熱電設(shè)備的另外的示例，參見以下參考文獻(xiàn)，其各自的全部內(nèi)容通過引用并入本文：題為“l(fā)owthermalconductivitymatriceswithembeddednanostructuresandmethodsthereof”的美國專利第8,736,011號、題為“bulknano-ribbonand/ornano-porousstructuresforthermoelectricdevicesandmethodsformakingthesame”的美國專利第9,051,175號、題為“thermoelectricdeviceshavingreducedthermalstressandcontactresistance,andmethodsofformingandusingthesame”的美國專利第9,065,017號、題目為“nanostructuredthermoelectricelementsandmethodsofmakingthesame”的美國專利第9,082,930號、題為“uniwaferthermoelectricmodules”的美國專利公布第2011/0114146號、題為“arraysoffillednanostructureswithprotrudingsegmentsandmethodsthereof”的美國專利公布第2012/0152295號、題為“electrodestructuresforarraysofnanostructuresandmethodsthereo”的美國專利公布第2012/0247527號、題為“arraysoflongnanostructuresinsemiconductormaterialsandmethodsthereof”的美國專利公布第2012/0295074號、題為“l(fā)owthermalconductivitymatriceswithembeddednanostructuresandmethodsthereof”的美國專利公布第2012/0319082號、題為“bulknanoholestructuresforthermoelectricdevicesandmethodsformakingthesame”的美國專利公布第2013/0175654號、題為“modularthermoelectricunitsforheatrecoverysystemsandmethodsthereof”的美國專利公布第2013/0186445號、題為“methodandstructureforthermoelectricunicoupleassembly”的美國專利公布第2014/0024163號、題為“bulk-sizenanostructuredmaterialsandmethodsformakingthesamebysinteringnanowires”的美國專利公布第2014/0116491號、題為“structuresandmethodsformulti-legpackagethermoelectricdevices”的美國專利公布第2014/0182644號、題為“l(fā)owthermalconductivitymatriceswithembeddednanostructuresandmethodsthereof”的美國專利公布第2014/0193982號、題為“silicon-basedthermoelectricmaterialsincludingisoelectronicimpurities,thermoelectricdevicesbasedonsuchmaterials,andmethodsofmakingandusingsame”的美國專利公布第2014/0360546號、題為“arraysoffillednanostructureswithprotrudingsegmentsandmethodsthereof”的美國專利公布第2015/0147842號、題為“arraysoflongnanostructuresinsemiconductormaterialsandmethodsthereof”的美國專利公布第2015/0295074號、2015年4月6日提交的題為“flexibleleadframeformulti-legpackageassembly”的美國專利申請第14/679,837號以及2015年4月9日提交的且題為“ultra-longsiliconnanostructures,andmethodsofformingandtransferringthesame”的美國專利申請第14/682,471號。

仍參考圖1a-1g，熱電發(fā)電單元100還可以包括多個緊固件111，其在第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130之間在熱側(cè)熱交換器120的一個或更多個離散通道121外的相應(yīng)位置處延伸，例如，在離散通道121之間。另外地或替代地，緊固件111可以設(shè)置在多個熱電設(shè)備171之間的間隙內(nèi)。緊固件111可以配置成壓縮第一冷側(cè)板110和熱側(cè)熱交換器120的第一側(cè)126之間的第一多個熱電設(shè)備161，并且還可以配置成壓縮第二冷側(cè)板130和熱側(cè)熱交換器120的第二側(cè)127之間的第二多個熱電設(shè)備171。

可以相對于第一多個熱電設(shè)備161或第二多個熱電設(shè)備171的熱電設(shè)備的數(shù)量提供任何合適數(shù)量的緊固件111。例如，可以為第一多個熱電設(shè)備161或第二多個熱電設(shè)備171中的每個熱電設(shè)備提供一個、兩個、三個、四個或多于一個的緊固件111。作為另一個示例，可以為每個緊固件111提供第一多個熱電設(shè)備161或第二多個熱電設(shè)備171中的一個、兩個、三個、四個或多于四個熱電設(shè)備。圖1a-1g所示的熱電發(fā)電單元100的非限制性實(shí)施方案對于第一多個熱電設(shè)備中的每四個熱電設(shè)備161和第二多個熱電設(shè)備中的每四個熱電設(shè)備171包括四個緊固件。如上所述，熱電設(shè)備161、171可選地可以成行和成列布置。緊固件111可以布置成相對于熱電設(shè)備161、171的行和列沿橫向偏移的行和列，以便在熱電設(shè)備161、171的行和列之間通過。

在一些實(shí)施方案中，緊固件111可以包括螺栓或螺釘。例如，在例如圖3b和圖3c所示的實(shí)施方案中，緊固件111可以包括螺栓114?？蛇x地，緊固件111還可以包括能夠接合螺栓或螺釘?shù)穆菁y的螺母，以便遵從第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130之間的壓縮。在其它的實(shí)施方案中，穿過冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個的孔口可以包括可以與螺栓或螺釘?shù)穆菁y接合的螺紋，以便在第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板120之間施加壓縮。可選地，緊固件111還可以包括沿著螺栓或螺釘設(shè)置的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈。說明性地，這樣的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈可以允許熱發(fā)電單元100的部件在操作溫度變化的情況下進(jìn)行熱膨脹，例如，以便降低基于這種熱膨脹而產(chǎn)生的對單元100造成損壞的可能性，同時維持第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板120之間的壓縮。緊固件111可以彼此包括不同數(shù)量的這種沿螺栓或螺釘設(shè)置的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈。例如，在圖3b所示的實(shí)施方案中，緊固件包括螺栓114和四個貝氏墊圈115，而在圖3c所示的實(shí)施方案中，緊固件包括螺栓114和兩個貝氏墊圈。彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈中的一個或更多個可以布置成與彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈中的另外一個或更多個的方向相反，以便為熱膨脹提供另外的調(diào)節(jié)。

在一些實(shí)施方案中，熱電發(fā)電單元100可選地包括一個或更多個層，所述一個或更多個層被配置為在熱側(cè)熱交換器120和第一冷側(cè)板110中的一個或兩個與第一多個熱電設(shè)備161之間，或在熱側(cè)熱交換器120和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個與第二多個熱電設(shè)備171之間提供熱隔絕、電隔絕或熱隔絕和電隔絕兩者。這樣的另外的層在圖1g中表示為元件150和180，其可以設(shè)置在熱電發(fā)電單元100內(nèi)的任何合適的位置處，并且可以包括以下中的至少一個：設(shè)置在熱側(cè)熱交換器120的第一側(cè)126和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備161之間的卡普頓膜；設(shè)置在熱側(cè)熱交換器120的第二側(cè)127和第二多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備171之間的卡普頓膜；設(shè)置在第一冷側(cè)板110和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備161之間的卡普頓膜；設(shè)置在第二冷側(cè)板130和第二多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備171之間的卡普頓膜；設(shè)置在熱側(cè)熱交換器120的第一側(cè)126和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備161之間的云母片；設(shè)置在熱側(cè)熱交換器120的第二側(cè)127和第二多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備171之間的云母片；設(shè)置在熱側(cè)熱交換器120的第一側(cè)126和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備161之間的石墨片；設(shè)置在熱側(cè)熱交換器120的第二側(cè)127和第二多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備171之間的石墨片；設(shè)置在第一冷側(cè)板110和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備161之間的間隙墊；設(shè)置在第二冷側(cè)板130和第二多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備171之間的間隙墊；設(shè)置在第一冷側(cè)板110和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備161之間的陽極氧化層；以及設(shè)置在第二冷側(cè)板130和第二多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備171之間的陽極氧化層。各種合適的層的示例性實(shí)施方案在下面參考圖2a-2c描述。

可選地，圖1a-1g所示的熱電發(fā)電單元100還可以包括設(shè)置在第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130之間的間隔件125。在一些實(shí)施方案中，間隔件125可以包括熱隔絕材料，其阻止熱量從熱側(cè)熱交換器120傳導(dǎo)到第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板130中的一個或兩個，除了經(jīng)由分別經(jīng)過熱電設(shè)備161、171的熱路徑之外。

應(yīng)理解，盡管圖1a-1g示出了包括被設(shè)置在相應(yīng)的多個熱電設(shè)備的任一側(cè)上的熱側(cè)熱交換器和冷側(cè)板的實(shí)施方案，但是其它的實(shí)施方案可以包括其它數(shù)量的熱側(cè)熱交換器、冷側(cè)板以及多個熱電設(shè)備。一個示例性實(shí)施方案可以包括熱側(cè)熱交換器、冷側(cè)板、設(shè)置在熱側(cè)熱交換器和冷側(cè)板之間的多個熱電設(shè)備、以及多個緊固件，所述緊固件被布置成以便壓縮多個熱電設(shè)備。熱側(cè)熱交換器、冷側(cè)板、熱電設(shè)備以及緊固件的布置可以類似于本文別處所描述的布置。

根據(jù)一些實(shí)施方案，熱電發(fā)電單元(tgu)是可擴(kuò)展和模塊化的電力產(chǎn)生設(shè)備。在一些實(shí)施方案中，tgu可以配置成不同的尺寸和形狀，以便適當(dāng)?shù)剡m合配合于封裝空間和/或改善到熱電發(fā)電機(jī)(teg)系統(tǒng)中的集成，例如，在上面提到的與本申請同日提交的且題為“thermoelectricgeneratorsforrecoveringwasteheatfromengineexhaust,andmethodsofmakingandusingthesame”的美國臨時專利申請第62/059,092號和pct專利申請?zhí)?申請?zhí)栁葱?，tba)中所描述的，但是應(yīng)理解，本tgu適當(dāng)?shù)乜梢元?dú)立于這樣的teg使用，例如，用于不同配置的teg中、另一個設(shè)備中，或作為獨(dú)立單元。

在一些實(shí)施方案中，本tgu功率輸出在450℃至600℃的入口溫度和25g/s至50g/s之間的流量下大于300w。說明性地，但非必要地，tgu的物理尺寸為3英尺×3英尺×0.5英尺(10英尺3)或更小，質(zhì)量<75千克。在一些實(shí)施方案中，tgu的工作電壓可以大于300v，其中開路電壓可以大于600v。

在一些實(shí)施方案中，tgu包括可以包括高性能熱交換器的冷側(cè)熱交換器(chx)或冷板(本文也稱為冷側(cè)板)，所述冷側(cè)熱交換器或冷板可以包括一個或更多個針形翅片、直翅片、錯置翅片或其它改進(jìn)的熱交換器配置。在chx或冷側(cè)板包括多個針形翅片的非限制性示例中，在一些實(shí)施方案中，針形翅片每個可以具有約0.5mm的直徑，并且在直線式配置中相對于彼此具有0.5mm的間距(交錯式配置或其它布置，以及其它尺寸和間距也是可能的)。在一些實(shí)施方案中，微通道熱傳遞有效地冷卻tgu的冷側(cè)。如在本文使用的，術(shù)語“大約(about)”和“近似(approximately)”意指所陳述的值的加或減10％。

在一些實(shí)施方案中，chx或冷側(cè)板被構(gòu)造成使得冷卻劑流的流入和流出兩者彼此發(fā)生在板的相同側(cè)上。在一些實(shí)施方案中，此配置提供u形流。說明性地，這樣的u形流配置可以提供通過chx或冷側(cè)板的更高的流量，這可以增加熱傳遞和壓降兩者。其中冷卻劑流的流入和流出兩者彼此發(fā)生在板的相同側(cè)上的說明性配置可以便于更容易地接近冷卻劑流體端口(入口和出口)，為了組裝和維護(hù)起見。在一些實(shí)施方案中，除了冷卻劑流體端口之外，電連接部也均彼此位于tgu的相同側(cè)上并且作為冷卻流體端口。說明性地，這樣的配置可以促進(jìn)所有連接(流體的和電的)形成在tgu(在某些實(shí)施方案中為teg)的相同側(cè)上，這可以簡化安裝和維護(hù)過程。

在一些實(shí)施方案中，可以以多種方式提供tgu的介電絕緣。在一個非限制性示例中，介電絕緣可以被提供在功率卡(powercard)或te(熱電)設(shè)備層級處，其中陶瓷基板部分地、很大部分地或完全地將電氣部件與chx(冷側(cè)板)或熱側(cè)熱交換器(hhx)或兩者隔離。另外地或替代地，在一些實(shí)施方案中，例如，在其中陶瓷基板被分開以便進(jìn)行熱膨脹不匹配調(diào)節(jié)和/或te設(shè)備未密封或兩者的實(shí)施方案中，可以使用其它介電保護(hù)。例如，chx或冷側(cè)板可以被陽極氧化，這可以提供相對薄的電隔離層。另外地或替代地，另一個示例性配置將薄層的卡普頓或云母添加到熱界面材料(tim)以提供電隔離。說明性地，這樣的薄層可以應(yīng)用于熱側(cè)tim或冷側(cè)tim或兩側(cè)。另外地或替代地，在一些實(shí)施方案中，可以通過用電氣膠帶或卡普頓包封te設(shè)備之間的連接部，以便部分地、很大部分第或完全地電隔離這種連接部，來抑制來自te設(shè)備之間的連接部的電壓泄漏。另外地或替代地，在一些實(shí)施方案中，可以添加保形涂層，以部分地、很大部分地或完全地電隔離te設(shè)備之間的連接部。

圖2a-2c示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的用于如圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元中的示例性熱電組件的視圖。圖2a-2c中示出的熱電組件160可以對應(yīng)于上面參考圖1a-1g描述的熱電組件160和熱電組件170中的一個或兩個。

圖2a-2c中示出的熱電組件160可以包括第一隔絕層210、包括設(shè)置在其上的多個熱電設(shè)備221的電路板220、熱隔絕層230、第二隔絕層240、第三隔絕層250、第四隔絕層260、第五隔絕層270、第六隔絕層280以及粘合層290。

第一隔絕層210可以設(shè)置在電路板220之上，并且可以配置成在被設(shè)置在電路板220上的熱電設(shè)備221和大體上平坦的冷側(cè)板(例如，上面參考圖1a-1g描述的第一冷側(cè)板110或第二冷側(cè)板130)之間提供熱隔絕、電隔絕或熱隔絕和電隔絕兩者。在一個非限制性實(shí)施方案中，第一隔絕層210包括一個或更多個卡普頓膜、兩個或更多個卡普頓膜、或三個或更多個卡普頓膜，例如，每個厚度大約為0.001英寸的四個卡普頓膜。

電路板220設(shè)置在絕熱層230之上并且包括設(shè)置在其上的多個熱電設(shè)備221。熱電設(shè)備221可以以組件的形式可選地組合在一起，該組件包括任何合適數(shù)量的熱電設(shè)備221，例如，一個、多于一個、多于兩個或多于三個熱電設(shè)備221，例如，四個熱電設(shè)備。熱電設(shè)備221或熱電設(shè)備221的組件可以以圖4a-4b所示的方式成列和成行布置。

熱隔絕層230可以設(shè)置在第二隔絕層240之上，并且可以包括任何合適的熱隔絕材料，該熱隔絕材料可以抑制熱量在不穿過熱電設(shè)備221的情況下從熱側(cè)向冷側(cè)耗散，并且還可以抑制不存在熱電設(shè)備221的區(qū)域中的熱短路。

可以選擇第二隔絕層240、第三隔絕層250、第四隔絕層260、第五隔絕層270以及第六隔絕層280，以便在電路板220和設(shè)置在其中的熱電設(shè)備221與熱側(cè)熱交換器(例如，上面參考圖1a-1g描述的熱側(cè)熱交換器120)之間提供任何適當(dāng)程度的熱隔絕、電隔絕，或熱隔絕和電隔絕兩者。在一個非限制性實(shí)施方案中，第二隔絕層240設(shè)置在第三隔絕層250之上且包括一個或更多個卡普頓膜、兩個或更多個卡普頓膜、或三個或更多個卡普頓膜，例如，一個厚度大約為0.001英寸的卡普頓膜。在一些實(shí)施方案中，第三隔絕層250設(shè)置在第四隔絕層260和第五隔絕層270之上，并且可以包括一個或更多個石墨片、兩個或更多個石墨片、或三個或更多個石墨片，例如，一個厚度大約為0.25英寸的石墨片。251處的虛線旨在表示第三隔絕層250、第四隔絕層260以及第五隔絕層270之間的示例性相對對準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，第四隔絕層260被設(shè)置為與第五隔絕層270相鄰并且僅在熱電設(shè)備121的子集(其間設(shè)置有一個或更多個層)下方，并且可以包括一個或更多個石墨片、兩個或更多個石墨片、或三個或更多個石墨片，例如，一個厚度大約為0.25英寸的石墨片。在一些實(shí)施方案中，第五隔絕層270被設(shè)置為與第六隔絕層280相鄰，與第四隔絕層260相鄰，并且僅在熱電設(shè)備121的子集(其間設(shè)置有一個或更多個層)下方，并且可以包括一個或更多個云母片、兩個或更多個云母片、或三個或更多個云母片，例如，每個厚度大約為0.008英寸的十個云母片。在一些實(shí)施方案中，第六隔絕層280被設(shè)置為與第五隔絕層270相鄰，并且僅在熱電設(shè)備121的子集(其間設(shè)置有一個或更多個層)下方，并且可以包括一個或更多個云母片，兩個或更多個云母片材，或三個或更多個云母片，例如，每個厚度大約為0.020英寸的七個云母片。第五隔絕層270和第六隔絕層280的云母片可選地可以包括云母和石墨的組合。例如卡普頓膠帶的粘合層290可以用于以例如在圖2b-2c中示出的方式將不同的隔絕層粘附至彼此并且粘附至第二隔絕層240。

注意，在圖2a所示的實(shí)施方案中，第六隔絕層280可以被設(shè)置為鄰近熱側(cè)熱交換器的一個或更多個離散通道的入口，例如，攜帶廢熱的流體可能最熱的地方。第五隔絕層270可以被設(shè)置為鄰近熱側(cè)熱交換器的一個或更多個離散通道的中心部分，例如，攜帶廢熱的流體比在入口處冷的地方。第四隔絕層260可以被設(shè)置為鄰近熱側(cè)熱交換器的一個或更多個離散通道的出口，例如，攜帶廢熱的流體可以仍然比在中心部分中冷的地方。與第五隔絕層270相比，第六隔絕層280可以在熱電設(shè)備221和熱側(cè)熱交換器之間提供更大的熱隔絕，與第四隔絕層260相比，第五隔絕層270可以在熱電設(shè)備221和熱側(cè)熱交換器之間提供更大的熱隔絕。因此，適當(dāng)量的熱量可以通過相應(yīng)的隔絕層260、270或280傳送到設(shè)置在該層之上的熱電設(shè)備221，同時充分保護(hù)熱電設(shè)備221免受該熱量的損壞。

注意，圖2a-2c中的元件的特定布置旨在純粹是說明性的而不是限制性的。可以適當(dāng)?shù)厥÷曰蛐薷囊粋€或更多個隔絕層，以便促進(jìn)將熱量從流體傳遞到熱電設(shè)備，同時適當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)熱電設(shè)備免受該熱量的損壞。

在一個示例性的非限制性配置中，te設(shè)備在電路板或印刷線束上連接在一起，以便降低布線的復(fù)雜性和數(shù)量。在這樣的實(shí)施方案中，電路板的跡線可以彼此適當(dāng)?shù)仉姼綦x。在一些實(shí)施方案中，tgu可以包括穿過電路板或線束的夾緊螺栓的配置。在一些實(shí)施方案中，為了抑制螺栓和電路板或線束之間的電氣連續(xù)性、電氣接觸或電氣連通，螺栓可以被電隔離，例如，通過向螺栓應(yīng)用卡普頓膠帶和/或高溫電隔離涂層。

在耐壓測試儀(hipottester)上測試如本文提供的那樣制備的示例性tgu，對其通過大于2kv的電壓。還使用兆歐表(mega-ohmmeter)測試示例性tgu，其中完全并聯(lián)的(連接在一起的所有熱交換器)電阻被測量超過50mω。

在一個非限制性的說明性實(shí)施方案中，tgu包括兩個chx或冷側(cè)板和一組熱交換器(hhx)通道，其夾持在于電路板或印刷線束上電連接在一起的兩組te設(shè)備或功率卡之間。說明性地，盡管反向流和平行流配置也是選項(xiàng)，但是chx(冷側(cè)板)和hhx的流體流可以相對于彼此配置成交叉流構(gòu)造。替代性構(gòu)造允許chx(冷側(cè)板)和hhx與夾持在其間的te電路板交替排列，并且在一些實(shí)施方案中，chx(冷側(cè)板)可以比hhx組多一個。

在一些實(shí)施方案中，hhx組包括多個單獨(dú)的hhx通道，例如，兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個、十個或多于十個hhx通道，通道流體地彼此并聯(lián)連接，以增強(qiáng)熱膨脹保護(hù)。在一些實(shí)施方案中，這種配置可以降低tgu中的熱應(yīng)力。在一些實(shí)施方案中，熱交換器可以經(jīng)歷從-40℃或更低到600℃或更高的示例性溫度。在一些實(shí)施方案中，通過將熱交換器(hhx的通道)彼此分離，可以減少熱交換器的長度，從而可以減小絕對膨脹。在一些實(shí)施方案中，膨脹發(fā)生在熱交換器通道之間，這可以減少對與tgu的其余部分的連接的影響。在一些實(shí)施方案中，這種配置可以增加部分的可重復(fù)性，因此，在一些實(shí)施方案中，通過體積降低成本。在一些實(shí)施方案中，這種配置還可以改善熱交換器構(gòu)造的質(zhì)量，例如，通過減小翅片組合體的最大長度、釬焊表面等。此外，一些實(shí)施方案的模塊化配置可以允許通過添加或去移通道來集成到各種尺寸的tgu中。

為了維持hhx、冷側(cè)板以及熱電設(shè)備之間的令人滿意的熱接觸，可以將一個或更多個緊固件配置成施加與跨越tgu的一個或更多個其它緊固件不同的力。例如，在tgu的某些實(shí)施方案中，例如，如上參考圖1a-1g所示，第一多個熱電設(shè)備161的第一子集是居中設(shè)置的，并且第一多個熱電設(shè)備171的第二子集是外圍設(shè)置的。說明性地，多個緊固件111的第一子集向第一多個熱電設(shè)備的第一子集施加第一力，并且多個緊固件111的第二子集向第一多個熱電設(shè)備的第二子集施加第二力，其中，第一力大于第二力。在一個非限制性示例中，第一力是第二力的至少1.5倍?？蛇x地，在一些實(shí)施方案中，第一多個熱電設(shè)備161的第三子集可以設(shè)置在第一多個熱電設(shè)備161的第一子集和第一多個熱電設(shè)備161的第三子集之間。多個緊固件111的第三子集將第三力施加至第一多個熱電設(shè)備161的第三子集，其中，第三力小于第一力并且大于第二力。在一個非限制性示例中，第一力是第三力的大約1.5倍，且第一力是第二力的大約3倍。說明性地，第一力可以為大約11kn-13kn，第三力可以為大約7kn-9kn，且第二力可以為大約3kn-5kn。在一些實(shí)施方案中，這種力的分布可以提供tgu的大體上均勻的壓力，例如，跨越tgu的80psi的大體上均勻的壓力。

例如，在一些實(shí)施方案中，用于tgu布局的螺栓圖案使用不相等的螺栓扭矩。在一些實(shí)施方案中，控制tgu的熱接合部和冷接合部處的界面壓力可以是有用的，以便提高性能。在一些實(shí)施方案中，通過減小螺栓之間的距離，可以局部地控制壓力。在一些實(shí)施方案中，螺栓加載被選擇成以便引起或抵消其它tgu部件的剛度效應(yīng)。例如，如上所述，緊固件111可以包括螺栓或螺釘，并且還可以包括沿著螺栓或螺釘設(shè)置的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈。說明性地，這樣的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈可以允許熱發(fā)電單元100的部件在操作溫度變化的情況下進(jìn)行熱膨脹，例如，以便降低基于這種熱膨脹而產(chǎn)生的對單元100造成損壞的可能性，同時維持第一冷側(cè)板110和第二冷側(cè)板120之間的壓縮。再次參考上述子集，與多個緊固件的第二子集的情況相比，多個緊固件的第一子集可選地可以包括沿著該子集的螺栓或螺釘設(shè)置的數(shù)量更多的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈。

例如，圖3a-3c示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的用于例如圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元中的緊固件的示例性布置。圖3a示出了類似于上面參考圖1a-1g描述的冷側(cè)板的第一冷側(cè)板110的俯視圖，其中注釋表示穿過第一冷側(cè)板110的在不同位置處的示例性緊固件配置。更具體地，在圖3a中，注釋“a”表示使用圖3b所示的緊固件配置，且注釋“b”表示使用圖3c所示的緊固件配置。注釋1-30表示各個緊固件的號碼名稱。下面的表1總結(jié)了在不同遍次(pass)時可以應(yīng)用于圖3a中表示的各種緊固件(例如，螺栓)的一組示例性的扭矩：

表1

圖4a示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的用于例如圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元中的緊固件布置的一個非限制性示例。例如，圖4a示出了示出一個示例性實(shí)施方案的示意圖，其中，可以使用不相等的緊固件(螺栓)扭矩值來在tgu的一些或所有te設(shè)備上或跨越tgu的一些或所有te設(shè)備產(chǎn)生部分地、很大部分地或完全地均勻的壓力。在圖4a中，將大約12kn的力施加到中心地設(shè)置的熱電設(shè)備的第一子集，將大約4kn的力施加到外圍地設(shè)置的熱電設(shè)備的第二子集，以及將大約8kn的力施加到設(shè)置在第一子集和第二子集之間的熱電設(shè)備的第三子集。圖4b示意性地示出了可以使用圖4a所示的緊固件布置來獲得的壓力分布的一個非限制性示例。例如，圖4b示出了示例性模擬結(jié)果，該示例性模擬結(jié)果示出基于圖4a中所示的非限制性的示例性螺栓扭矩值的在tgu中的電路板中的每個te設(shè)備上的顯著的壓力均勻性。在圖4b中，可以看出，每個組件461包括四個te設(shè)備462。另外地，在圖4a和圖4b中，可以看出，組件被布置在列401-405和行411-414中，并且緊固件設(shè)置在列和行之間。

另外地或替代地，在一些實(shí)施方案中，可以改變在流動方向上沿hhx的長度的熱界面。這樣的配置可以通過將最熱位置處的te接合部溫度降低到其上限以下來促進(jìn)在較高溫度的排氣應(yīng)用中使用tgu。這樣的配置還可以改善te設(shè)備的熱接合部溫度的一致性，例如，可以部分地、很大部分地或完全地均衡te設(shè)備的熱接合部溫度，使得te設(shè)備可以在合適的負(fù)載下操作，說明性地，在最佳的負(fù)載下操作。

另外地或替代地，在一些實(shí)施方案中，利用簡練的熱膨脹管理。例如，在一些實(shí)施方案中，tgu可以在操作過程中經(jīng)歷熱膨脹(這種膨脹可以是穩(wěn)態(tài)或循環(huán)的，或是穩(wěn)態(tài)和循環(huán)的兩者)。在一些實(shí)施方案中，貝氏墊圈的并入可以有助于螺栓(緊固件)的負(fù)載-并且因此有助于te設(shè)備上的壓力-以在tgu的整個操作范圍的一部分或整個操作范圍內(nèi)保持相對穩(wěn)定。在一些實(shí)施方案中，間隙墊可以用作chx與熱界面材料的冷接合部之間的界面，并且在一些實(shí)施方案中，這樣的間隙墊可以制成得比熱學(xué)上需要的厚，以便部分地、很大部分地或完全地吸收這樣的膨脹中的一些。

另外地或替代地，在一些實(shí)施方案中，可以在hhx和/或chx內(nèi)使用關(guān)鍵的熱傳遞翅片位置，以便增強(qiáng)局部熱傳遞并降低熱交換器壓降。例如，te設(shè)備不必跨越hhx和/或chx的整個區(qū)域定位。在一些實(shí)施方案中，翅片位于需要的位置，并且不必位于不需要翅片的位置。另外，在一些實(shí)施方案中，翅片密度可以在tgu的不同區(qū)域中變化，以便增強(qiáng)在tgu的不同區(qū)域中的熱阻抗匹配。

另外地或替代地，在一些實(shí)施方案中，可以利用曲折路徑密封，以便抑制tgu內(nèi)的排氣泄漏。在一個非限制性示例中，可以利用扇形凹口(scallop)和角板特征，以便抑制排氣泄漏。

圖5示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的作為例如在圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元的排氣流量的函數(shù)的示例性功率輸出的曲線圖。在圖5中，可以理解，基于通過本熱電發(fā)電單元(“功率模塊”)的熱側(cè)熱交換器的排氣流量的增加，由熱電發(fā)電單元產(chǎn)生的總功率增加。另外地，在圖5中，可以理解，基于通過本熱電發(fā)電單元(“功率模塊”)的熱側(cè)熱交換器的排氣流的入口溫度的增加，由熱電發(fā)電單元產(chǎn)生的總功率增加。

圖6示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的作為例如在圖1a-1g中示出的熱電發(fā)電單元的排氣流量的函數(shù)的示例性壓降的曲線圖。在圖6中，可以理解，基于通過本熱電發(fā)電單元(“功率模塊”)的熱側(cè)熱交換器的排氣流量的增加，熱電發(fā)電單元內(nèi)的壓降增加。

圖7示意性地示出了根據(jù)一些實(shí)施方案的制備熱電發(fā)電單元的示例性方法中的步驟。方法700包括提供熱側(cè)熱交換器，該熱側(cè)熱交換器包括第一側(cè)、第二側(cè)以及一個或更多個離散通道(701)。在本文其它地方提供熱側(cè)熱交換器的示例性實(shí)施方案，例如，參考圖1a-1g。

圖7所示的方法700還包括提供大體上平坦的第一冷側(cè)板(702)并且提供大體上平坦的第二冷側(cè)板(703)。在本文其它地方提供冷側(cè)板的示例性實(shí)施方案，例如，參考圖1a-1g。

圖7所示的方法700還包括在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間布置第一多個熱電設(shè)備(704)，并在第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間布置第二多個熱電設(shè)備(705)。在冷側(cè)板和熱交換器之間的熱電設(shè)備的示例性布置在本文其它地方提供，例如，參考圖1a-1g、圖2a-2c、圖3a以及圖4a-4b。

圖7所示的方法700還包括在熱側(cè)熱交換器的一個或更多個離散通道外部、且在第一多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)、以及在第二多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)的相應(yīng)位置處，設(shè)置在第一冷側(cè)板和第二冷側(cè)板之間延伸的多個緊固件(706)。緊固件的示例性布置和配置在本文其它地方提供，例如，參考圖1a-1g、圖3a-3c以及圖4a-4b。

圖7所示的方法700還包括通過緊固件壓縮第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間的第一多個熱電設(shè)備以及第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間的第二多個熱電設(shè)備(707)。可用以收緊緊固件的示例性扭矩和可由這種緊固件施加的示例性力和壓力在本文的其它地方提供，例如，參考圖1a-1g、圖3a-3c以及圖4a-4b。

可選地，方法700包括：居中地設(shè)置第一多個熱電設(shè)備的第一子集；外圍地設(shè)置第一多個熱電設(shè)備的第二子集；利用多個緊固件的第一子集將第一力施加到第一多個熱電設(shè)備的第一子集；以及利用多個緊固件的第二子集將第二力施加到第一多個熱電設(shè)備的第二子集，其中，第一力比第二力大，例如，以例如上面參考圖3a-3c和圖4a-4b描述的方式。在一個非限制性示例中，第一力是第二力的至少1.5倍。在圖7所示的方法700的一些實(shí)施方案中，每個緊固件可包括螺栓或螺釘；以及沿該螺栓或螺釘設(shè)置的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈。可選地，與多個緊固件的第二子集的情況相比，多個緊固件的第一子集包括沿著該子集的螺栓或螺釘設(shè)置的數(shù)量更多的彈簧、貝氏墊圈或彈簧墊圈。

方法700可選地還可以包括：將第一多個熱電設(shè)備的第三子集設(shè)置在第一多個熱電設(shè)備的第一子集與第一多個熱電設(shè)備的第三子集之間；以及利用多個緊固件的第三子集向所述第一多個熱電設(shè)備的第三子集施加第三力，其中，第三力小于第一力并且大于所述第二力，例如，以例如上面參考圖3a-3c和圖4a-4c描述的方式。在一個非限制性示例中，第一力可以是第三力的大約1.5倍，且第一力可以是第二力的大約3倍。例如，第一力可以為大約11kn-13kn，第三力可以為大約7kn-9kn，且第二力可以為大約3kn-5kn。在一些實(shí)施方案中，這種力的分布可以提供tgu的大體上均勻的壓力，例如，跨越tgu的80psi的大體上均勻的壓力。

方法700的一些實(shí)施方案還包括在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間將第一多個熱電設(shè)備布置成列和成行；并且分別將緊固件設(shè)置在列和行之間的間隙內(nèi)。在一個非限制性示例中，方法700可以包括為第一多個熱電設(shè)備的每四個熱電設(shè)備和第二多個熱電設(shè)備的每四個熱電設(shè)備設(shè)置四個緊固件。但是應(yīng)理解，可以適當(dāng)?shù)厥褂闷渌鼣?shù)量的緊固件。

在方法700的一些實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器還包括設(shè)置在一個或更多個離散通道中的每一個內(nèi)的翅片?？蛇x地，翅片可以包括不銹鋼、鍍鎳銅或不銹鋼復(fù)合銅。可選地，一個或更多個離散通道中的每一個內(nèi)的翅片的密度為每英寸至少12個翅片。

在方法700的一些實(shí)施方案中，熱側(cè)熱交換器包括至少一個螺桿，且方法700還可以包括經(jīng)由該至少一個螺桿將熱側(cè)熱交換器密封地聯(lián)接到管道凸緣。

在方法700的一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板還包括針形翅片、直翅片或錯置翅片。可選地，針形翅片以直線式布置或交錯式布置的方式布置，或包括釬焊錯置針形翅片。

方法700的一些實(shí)施方案還包括將第一多個熱電設(shè)備設(shè)置在電路板上。

在方法700的一些實(shí)施方案中，該第一多個熱電設(shè)備包括熱電材料，該熱電材料選自由以下材料構(gòu)成的組：黝銅礦、硅化鎂、硅化錫化鎂、硅、硅納米線、碲化鉍、方鈷礦、碲化鉛、tags(碲-銻-鍺-銀)、銻化鋅、硅鍺以及half-heusler化合物。

在方法700的一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板和第二冷側(cè)板中的至少一個包括高效冷側(cè)熱交換器；且熱側(cè)熱交換器包括高效熱側(cè)熱交換器。

在方法700的一些實(shí)施方案中，第一冷側(cè)板包括用于冷卻劑流入的入口和用于冷卻劑流出的出口，其中，入口和出口彼此在第一冷側(cè)板的相同側(cè)上。

方法700的一些實(shí)施方案還包括以下中的至少一個：在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置卡普頓膜；在第一冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置卡普頓膜；在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置云母片；在熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置石墨片；在冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置間隙墊；以及在冷側(cè)板和第一多個熱電設(shè)備中的至少一個熱電設(shè)備之間設(shè)置陽極氧化層。

以下提供對本tgu的一個示例性非限制性實(shí)施方案的描述：

●阿爾法貝特能源公司引入了當(dāng)今世界上最大的熱電發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)捕獲廢熱，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌碾娏υ础?/p>

●公司的第一款產(chǎn)品，被稱為el，附接至排氣管，并且捕獲廢熱，并使用阿爾法貝特能源公司的獲得專利的熱電材料將廢熱轉(zhuǎn)換為電。熱電元件使用熱量差來產(chǎn)生電；一側(cè)是熱的，另一側(cè)是冷的，兩側(cè)之間的溫差迫使電子產(chǎn)生電流。

●產(chǎn)品引入是中期階段初創(chuàng)公司中的第一個，該公司于2009年在勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(lawrenceberkeleynationallaboratory)成立。

●盡管nasa自20世紀(jì)50年代以來一直使用熱電元件，但是材料成本使其成本高昂。然而，硅和黝銅礦的新進(jìn)展使得阿爾法貝特公司使用豐富的資源創(chuàng)造出高效的熱電材料。熱電元件是獨(dú)一無二的，這是由于它們是固態(tài)的；這意味著el沒有移動部分，沒有工作流體，并且不需要維護(hù)。

●阿爾法貝特能源公司首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人matthewl.scullin表示：“利用el，廢熱現(xiàn)在是有價值的?！肮?jié)省燃料有可能成為公司降低經(jīng)營費(fèi)用的最大杠桿之一。利用el，終于用世界上第一個廢熱回收產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了這種可能，其符合采礦和石油以及天然氣行業(yè)對于簡單、強(qiáng)大并且可靠的解決方案的標(biāo)準(zhǔn)。

●el產(chǎn)生上至25kw/l,000kwe的柴油發(fā)電機(jī)，這意味著1％的能源效率。el創(chuàng)造的電可以為額外的硬件供電和/或增加對現(xiàn)有系統(tǒng)的供電，減少電力負(fù)載，從而降低燃料消耗和運(yùn)行成本。

●這些成套系統(tǒng)(turnkeysystem)在單個標(biāo)準(zhǔn)船運(yùn)集裝箱中運(yùn)輸，且在1,000kw的柴油發(fā)動機(jī)上運(yùn)行時，每年節(jié)省超過60,000升柴油燃料。

●el不需要發(fā)動機(jī)修改，并且在涉及排氣聯(lián)接和電氣連接的簡單過程中安裝。標(biāo)準(zhǔn)連接在不到兩個小時內(nèi)完成。主發(fā)動機(jī)(或渦輪機(jī))排氣系統(tǒng)的所有更新都在標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機(jī)維護(hù)服務(wù)區(qū)間內(nèi)進(jìn)行，而el符合所有主要發(fā)動機(jī)制造商的背壓限制和保修規(guī)范。

●除了提高燃料經(jīng)濟(jì)性和生產(chǎn)高品質(zhì)的電力之外，el還：

○將發(fā)動機(jī)排氣噪音衰減至多23dba，

○將發(fā)動機(jī)排氣熱量特征降低至多30％，

○減少柴油排放物：co2——198,000磅/年；nox——3,306磅/年；co——343磅/年；hc——103磅/年；pm——52磅/年。

●阿爾法貝特能源公司的熱電材料是一種具有廣泛潛在應(yīng)用的平臺技術(shù)，所述應(yīng)用包括與發(fā)電相關(guān)的：遠(yuǎn)程傳感器、監(jiān)視、遙測、汽車、卡車、機(jī)車、采礦裝備、船舶、噴氣發(fā)動機(jī)、工廠排氣煙道及更多。

●基于美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的突破性材料科學(xué)研發(fā)，阿爾法貝特能源公司擁有超過50項(xiàng)注冊專利或?qū)彶橹袑＠?。頂尖的團(tuán)隊(duì)包括熱電和材料科學(xué)的許多頂尖人物，以及來自石油和天然氣、汽車以及發(fā)電行業(yè)的豐富經(jīng)驗(yàn)。阿爾法貝特能源公司從包括tpg和encana的頂級投資者募集資金超過3000萬美元。

以下提供對本tgu的另一個示例性非限制性實(shí)施方案的描述：

●節(jié)省燃料有可能成為公司降低經(jīng)營費(fèi)用的最大杠桿之一。利用el，終于用世界上第一個廢熱回收產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了這種可能，其符合采礦和石油以及天然氣行業(yè)對于簡單、強(qiáng)大并且可靠的解決方案的標(biāo)準(zhǔn)。

●當(dāng)我們開始建造世界上第一個工業(yè)規(guī)模的熱電發(fā)電機(jī)時，我們知道它必須像一件簡單的工業(yè)設(shè)備，而不是一個復(fù)雜的發(fā)電廠。我們組建了一個將石油天然氣、采礦、發(fā)動機(jī)和燃燒器行業(yè)中的數(shù)十年經(jīng)驗(yàn)與固態(tài)發(fā)電方面的最聰明的人才結(jié)合在一起的團(tuán)隊(duì)。

●我們與數(shù)百名客戶進(jìn)行了交談，他們花時間尋找提高業(yè)務(wù)運(yùn)營效率和盈利能力的方法，并且對現(xiàn)場設(shè)備具有非常高的技術(shù)要求。

●其結(jié)果是el。el從排氣中取走廢熱，并且將其簡單地轉(zhuǎn)化為電。結(jié)果是發(fā)動機(jī)需要更少的燃料來遞送相同的功率。

●el的優(yōu)勢即刻兌現(xiàn)：少量的前期資本實(shí)現(xiàn)了幾個百分點(diǎn)的燃料節(jié)省燃料以及很短的投資回收期。el針對大小為800kw至1400kw的使用柴油或天然氣的連續(xù)發(fā)動機(jī)(continuousengine)被優(yōu)化，但對任何發(fā)動機(jī)或排氣源都起作用。

●但是，使el與眾不同的是它的強(qiáng)度、可靠性以及簡單性，幾乎不需要維護(hù)或操作。

●只需2小時即可安裝，幾乎沒有前期范圍(up-frontscope)。所有需要的部分都位于el的簡單且易攜帶的16英尺或20英尺的運(yùn)輸集裝箱內(nèi)。僅存在兩個連接點(diǎn)：el凸緣直接連接到排氣管道上，然后導(dǎo)線從el伸展到現(xiàn)場的主斷路器。

●el的操作簡單可靠。利用阿爾法貝特公司的專利的功率塊(powerblocks)熱電技術(shù)，來自發(fā)動機(jī)的排氣通過產(chǎn)生功率的32個模塊，所述模塊在固態(tài)狀態(tài)下沒有移動部分，。

●直流電被遞送到預(yù)封裝的電力電子設(shè)備，該電力電子設(shè)備以與發(fā)動機(jī)所遞送的相同的相位和電壓將該功率轉(zhuǎn)換成交流電。然后，冷卻的排氣在大約200攝氏度下向上流出容器。一直以來，el的預(yù)封裝的散熱器保持模塊冷卻。

●el內(nèi)部的模塊是革命性的，這是由于它們包括迄今唯一有效的低成本熱電。與el中的一切一樣，他們在現(xiàn)場進(jìn)行了嚴(yán)格的測試，以確保至少10年的壽命。它們完全可升級，使el成為現(xiàn)有的唯一可升級的發(fā)電機(jī)。隨著阿爾法貝特公司在熱電材料方面繼續(xù)進(jìn)步，新的模塊可以調(diào)換相同的系統(tǒng)中的舊模塊，從而產(chǎn)生更多的燃料節(jié)省。

●利用el，廢熱現(xiàn)在是有價值的。世界上一些最聰明、最具前瞻性的公司正在使用阿爾法貝特公司熱電發(fā)電機(jī)，我們很高興能夠幫助一系列行業(yè)降低燃料成本和提高運(yùn)營利潤率，從而建立更有效率、更有利潤的業(yè)務(wù)。

其它替代實(shí)施方案

在另一個示例中，熱電發(fā)電單元包括：包括第一側(cè)、第二側(cè)和一個或更多個離散通道的熱側(cè)熱交換器；第一冷側(cè)板；以及第二冷側(cè)板。熱電發(fā)生單元還可以包括布置在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間的第一多個熱電設(shè)備；以及布置在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間的第二多個熱電設(shè)備。熱電發(fā)電單元還可以包括設(shè)置在第一多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)的多個緊固件，該緊固件壓縮第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間的第一多個熱電設(shè)備。多個緊固件還可以設(shè)置在第二多個熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)，該緊固件壓縮第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間的第二多個熱電設(shè)備。緊固件可以在熱側(cè)熱交換器的一個或更多個離散通道外的相應(yīng)位置處從第一冷側(cè)板延伸到第二冷側(cè)板。本文提供了這種實(shí)施方案的非限制性示例，例如，參考圖1a-1g、圖3a-3c、圖4a以及圖4b。

在另一個示例中，組裝熱電發(fā)電單元的方法包括提供熱側(cè)熱交換器，該熱側(cè)熱交換器包括第一側(cè)、第二側(cè)以及一個或更多個離散通道。該方法還可以包括提供大體上平坦的第一冷側(cè)板；并提供大體上平坦的第二冷側(cè)板。該方法還可以包括在第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間布置第一多個熱電設(shè)備，并在第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間布置第二多個熱電設(shè)備。該方法還可以包括在熱側(cè)熱交換器的一個或更多個離散通道外部、且在第一多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)、并且在第二多個熱電設(shè)備中的熱電設(shè)備之間的間隙內(nèi)的相應(yīng)位置處，設(shè)置在第一冷側(cè)板和第二冷側(cè)板之間延伸的多個緊固件。該方法還可以包括在通過緊固件壓縮第一冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第一側(cè)之間的第一多個熱電設(shè)備以及第二冷側(cè)板和熱側(cè)熱交換器的第二側(cè)之間的第二多個熱電設(shè)備。本文提供了這種實(shí)施方案的非限制性示例，例如，參考圖1a-1g、圖3a-3c、圖4a、圖4b以及圖7。

盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，存在與所描述的實(shí)施方案相當(dāng)?shù)钠渌鼘?shí)施方案。例如，可以組合本發(fā)明的各種實(shí)施方案和/或示例。因此，應(yīng)理解，本發(fā)明不受特定示出的實(shí)施方案的限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。