一种基于辐射冷却的温差发电装置及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114220905A(43)申请公布日2022.03.22(21)申请号202111465677.9(22)申请日2021.12.03(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#(72)发明人朱吉亮安志强张安迅杜怡珂(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467代理人邢飞飞(51)Int.Cl.H01L35/02(2006.01)H01L35/16(2006.01)H01L35/34(2006.01)H02N11/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种基于辐射冷却的温差发电装置及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于辐射冷却的温差发电装置及其制备方法，该装置以片状的温差发电元件为核心，其冷端贴附于膜状的辐射冷却元件下，通过辐射冷却利用太空冷源实现全天降温；温差发电元件的热端贴附于板状的导温元件上，导温元件的面积较大，且导温元件可以设置于室外任何平整的物体上，在日间或晴天时，利用导温元件吸收太阳辐射，对温差发电元件加热的同时，加热导温元件附近的表面，该热量留存至夜间可加强夜间发电效果，在阴天或夜间，导温元件能够吸收附近的废热以对发电片进行加热，使得温差发电元件两侧在全天候/全季节都可以形成温度差，基于塞贝克效应向负载输出电压。CN114220905ACN114220905A权利要求书1/2页1.一种基于辐射冷却的温差发电装置，其特征在于，包括：‑辐射冷却元件，所述辐射冷却元件包括具有辐射大气窗口对应红外电磁波辐射能力的材料或装置；‑温差发电元件，所述温差发电元件包括具有热电效应的材料；‑绝热元件，所述绝热元件包括绝热材料；‑导温元件，所述导温元件包括导热系数大且对太阳辐射能吸收率高的材料；‑导线，所述导线与所述温差发电元件相连，用于电能输出；所述温差发电元件的冷端面连接所述辐射冷却元件，所述温差发电元件的热端面连接所述导温元件；所述绝热元件套设于所述温差发电元件的四周；所述导温元件安装于室外任意物体的外表面。2.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于，所述具有辐射大气窗口对应红外电磁波辐射能力的材料包括聚合物材料或具有涂层的无机材料，所述具有辐射大气窗口对应红外电磁波辐射能力的装置包括辐射式气体板。3.根据权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，所述聚合物材料包括聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯和聚苯醚、改性聚甲醚树脂、乙基纤维素、醋酸纤维素中的至少一种。4.根据权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，所述具有涂层的无机材料包括一氧化硅、二氧化硅、氮氧化硅和氮化硅中的至少一种。5.根据权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，所述辐射式气体板中的气体包括氨、环氧乙烷或其混合物。6.根据权利要求1‑5任一项所述的温差发电装置，其特征在于，所述辐射冷却元件呈多孔的柔性膜状或刚性板状。7.根据权利要求6所述温差发电装置，其特征在于，所述辐射冷却元件的厚度不小于50μm，其表面的孔径为0.02~8μm。8.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于，所述具有热电效应的材料包括无机半导体材料、聚合物/无机半导体复合材料、聚合物/碳纳米结构复合材料、聚合物/金属颗粒复合材料或其他聚合物复合材料。9.根据权利要求8所述的温差发电装置，其特征在于，所述无机半导体材料包括Bi2Te3、PbTe、ZnSb、SiGe、AgSbTe2、GeTe。10.根据权利要求8所述的温差发电装置，其特征在于，所述聚合物/无机半导体复合材料包括PEDOT:PSS与Te、Bi2Te3、Cu2Se、SnSe、WS2、MoS2或SiC粒子的杂交材料。11.根据权利要求8所述的温差发电装置，其特征在于，所述聚合物/碳纳米结构复合材料包括聚苯胺/石墨烯/碳纳米管复合材料。12.根据权利要求8所述的温差发电装置，其特征在于，所述聚合物/金属颗粒复合材料包括PEDOT/金纳米粒子复合材料及PEDOT:PSS/PVA银纳米粒子复合材料。13.根据权利要求8所述的温差发电装置，其特征在于，所述其他聚合物复合材料包括聚苯胺/聚乙烯酶复合材料、PEDOT:PSS/聚氨酯复合材料、PEDOT:PSS/离子溶液复合材料、聚钠镍‑乙烯四硫代化物/聚氨酯复合材料。14.根据权利要求8‑13任一项所述的温差发电装置，其特征在于，所述温差发电元件呈2CN114220905A权利要求书2/2页片状或板状。15.根据权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于，所述绝热材料包括纤维材料，玻璃棉、泡沫板、真空玻璃板或具有充满惰性气体的空腔的材料。16.根据权利要求1