本公开揭示了一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置，包括：导热模块、发电模块和储放热模块；其中，所述导热模块用于将电子元器件产生的余热传导至发电模块，使得发电模块内部形成正向温度差以实现热电能量转换，在发电模块实现热电能量转换的同时，电子元器件产生的余热进一步传导至储放热模块；所述储放热模块用于将经由所述导热模块传导的余热作为潜热进行存储，并在电子元器件不产生余热的情况下，通过释放潜热使得发电模块内部形成逆向温度差以实现热电能量再次转换。部形成逆向温度差以实现热电能量再次转换。部形成逆向温度差以实现热电能量再次转换。
【技术实现步骤摘要】
基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置
[0001]本公开属于能量回收利用
，具体涉及一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置。
技术介绍
[0002]余热等低品位热能的利用，对解决能源危机至关重要。最为典型的低温余热资源为电子元器件散热的热量。由于功率器件向小型化、轻量化、结构紧凑化、运行高效化的方向发展，电子元器件也相应地在限定的体积下进行大功率、长时间、高负荷地运转。因此，功率器件工作时会产生大量的热量并将热量传递给外界或周围器件。电子设备正常运行时，内部电子元器件的温度在100℃以内，将电子元器件产生的余热进行热电能量转换，以实现能量回收利用的目的。
[0003]已有的热电能量转换技术主要是基于塞贝克效应的电子热电能量转换装置。当一对温差电偶的两结处于不同温度时，热电偶两端的温差电动势就可作为电源。然而，电子热电型材料一般为半导体材料，导电聚合物等。尽管它们有着高电导、持续稳定等优点，但其塞贝克系数较低，加工困难、环境不友好。而随着对离子扩散机理研究的不断完善与对离子热电效应研究的不断深入，离子热电能量转换越来越受到人们的关注。离子热电型材料的塞贝克系数一般从一到数百毫伏每开尔文不等，远远高于电子热电型材料的塞贝克系数。得益于电解质溶液的易于制备、可被广泛使用、成本低等优势，以电解质溶液为热电介质的离子热电能量转换有望成为回收低温余热的热电能量转换的主力军。
[0004]另外，相变材料作为一种新型节能环保材料，储能密度高，能够在恒定温度储存与释放热量，可以解决能量供求双方导热失去温度差等问题。将其应用辅助于离子热电发电装置来维持热量的匹配具有深远的应用价值。因此基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置来进行能量回收利用已成为必然趋势。
[0005]
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置，通过相变材料的相变反应对电子元器件的余热进行吸收和释放从而实现热电能量的循环转换。
[0007]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0008]一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置，包括：导热模块、发电模块和储放热模块；其中，
[0009]所述导热模块用于将电子元器件产生的余热传导至发电模块，使得发电模块内部形成正向温度差以实现热电能量转换，在发电模块实现热电能量转换的同时，电子元器件产生的余热进一步传导至储放热模块；
[0010]所述储放热模块用于将经由所述导热模块传导的余热作为潜热进行存储，并在电子元器件不产生余热的情况下，通过释放潜热使得发电模块内部形成逆向温度差以实现热电能量再次转换。
[0011]优选的，所述发电模块包括第一储液池和第二储液池，所述第一储液池和第二储液池之间设置有多孔介质膜。
[0012]优选的，所述多孔介质膜的表面带电且具有双电层屏蔽效应，可实现离子的选择性定向迁移以形成离子通量。
[0013]优选的，所述第一储液池内设置有第一电极，所述第二储液池内设置有第二电极，当离子通过所述多孔介质膜在所述第一储液池和第二储液池之间定向迁移时，电子在第一电极和第二电极之间流动形成输出电流。
[0014]优选的，所述导热模块包括导热片，导热片上设置有散热槽。
[0015]优选的，所述导热片包括且不限于石墨导热片、硅橡胶、绝缘导热胶或导热硅脂。
[0016]优选的，所述储热模块采用相变材料，所述相变材料通过反复发生相变反应使得发电模块循环实现热电转换。
[0017]优选的，所述相变材料为低温相变材料。
[0018]优选的，所述相变材料包括且不限于结晶水和盐、石蜡、脂肪酸或多元醇。
[0019]本公开还提供一种基于相变材料回收电子元器件余热的发电方法，包括如下步骤：
[0020]S1：在电子元器件工作期间，其产生的余热经导热模块传导至发电模块，使得发电模块内形成正向温度差实现热电能量转换，在发电模块实现热电能量转换的同时，电子元器件产生的余热进一步传导至储放热模块；
[0021]S2：在电子元器件不工作期间，储放热模块释放其所存储的余热并传导至发电模块，使得发电模块内形成逆向温度差实现热电能量再次转换。
[0022]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0023]1、本公开利用电子元器件的余热实现能量的回收利用，具有清洁、绿色、环保的好处；
[0024]2、本公开采用的相变材料可实现潜热储能的效果，在电子元器件工作时，维持较大的温度差，提高发电功率和效率；在电子元器件不工作时，可释放潜热作为热源，延长发电时间；本专利技术通过相变材料吸热、放热的自动控制使得离子循环迁移，形成闭合循环，不需要外界输入能量。
附图说明
[0025]图1是本公开一个实施例提供的一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置的平面结构示意图；
[0026]图2是本公开另一个实施例提供的一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置的三维立体结构示意图；
[0027]图3是本公开另一个实施例提供的一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置的多孔介质膜选择性示意图；
[0028]图4是本公开另一个实施例提供的一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子
热电装置中离子迁移情况；
[0029]图5是本公开另一个实施例提供的在相变材料放热时发电装置中离子迁移情况；
[0030]图6是本公开另一个实施例提供的不同工况下多孔介质膜的单纳米通道发电情况的数值模拟示意图；
[0031]附图标记说明如下：
[0032]1、相变材料；2、第二储液池；3、多孔介质膜；4、第一储液池；5、散热槽；6、导热片；7、包材；8、电子元器件；9、外电路；10、第一电极；11、第二电极。
具体实施方式
[0033]下面将参照附图1至图6详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0034]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本公开的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本公开的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0035]为便于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于相变材料回收电子元器件余热的离子热电装置，包括：导热模块、发电模块和储放热模块；其中，所述导热模块用于将电子元器件产生的余热传导至发电模块，使得发电模块内部形成正向温度差以实现热电能量转换，在发电模块实现热电能量转换的同时，电子元器件产生的余热进一步传导至储放热模块；所述储放热模块用于将经由所述导热模块传导的余热作为潜热进行存储，并在电子元器件不产生余热的情况下，通过释放潜热使得发电模块内部形成逆向温度差以实现热电能量再次转换。2.根据权利要求1所述的装置，其中，优选的，所述发电模块包括第一储液池和第二储液池，所述第一储液池和第二储液池之间设置有多孔介质膜。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多孔介质膜的表面带电且具有双电层屏蔽效应，可实现离子的选择性定向迁移以形成离子通量。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一储液池内设置有第一电极，所述第二储液池内设置有第二电极，当离子通过所述多孔介质膜在所述第一储液池和第二储液池之间定向迁移时，电子在第一电极和第二电极之间流动形成...
【专利技术属性】
技术研发人员：任秦龙，朱黄祎，张剑飞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。