• 收藏(0)
  • 赞(1)
  • 购买(1)
  • 举报
  • 下载所需金额¥10
狂奔的蜗牛lll

普通用户

研究结题报告

pez微燃烧热电发电系统的设计与应用  研究总结报告 研究内容  国内外对于微尺度燃烧以及微小型热电转换器所做的工作主要集中于器件加工和一些相关的微燃烧实验方面,几乎没有开展如何保持热电发电器冷热段的温差以及燃烧器的温度场的均匀分布等内容的研究工作。  针对上述存在的技术问题,我们研究设计了一种比能量高、体积小、重量轻、无噪音、持续稳定、低排放的,可代替锂电池等传统电池应用在便携式电子设备及单兵作战和航空航天等领域的新型发电装置。结构如图 研究背景  微燃烧系统尽管能量密度大但是体积微小,因此产生的热量很难像普通燃烧那样用传统方式将其合理有效地利用起来。因此本项目选用热电发电方式导出热量。德国科学家Seebeck在1821年发现在两种不同的金属构成闭合回路中,当两个接头存在温差时,回路中将产生电流,人们称之为Seebeck效应。温差发电技术通过热电材料将热能直接转化为电能,与主流发电方式不同,它无废弃物的排放,无噪声,工作安全可靠稳定,是对热能的有效利用。该技术已被利用到汽车尾气热能回收利用等各个领域。下图为一种半导 体温差发电片,型号sp1848-27145,该芯片在两个面产生40到60摄氏度温差时即产生0.5V到2V的电压,但须保证持续温差。 成果 理学院 项目组成员:马皎娇 汲小川   陆雨杰 吴启帆 指导老师:黄雪峰 问题回顾  本项目研究的内容是设计一种比能量高、体积小、重量轻、无噪音、持续稳定、低排放的,可代替锂电池等传统电池应用在便携式电子设备及单兵作战和航空航天等领域的新型发电装置——基于微燃烧的小型温差发电器。我们致力于设计这样的一个高效燃烧室。 提 纲 背景  研究   成果  微尺度燃烧是随着MEMS(微机电系统)技术的发展而提出的,它是相对于传统燃烧发生在较大的尺度范围而言的。微小尺度燃烧主要来自于军事和民用两个方面。例如些设备大都由传统的化学电池驱动。然而,化学电池存在能量密度小(使用时间短)、体积和重量大、充电时间长等缺点,而氢气和碳氢化合物燃料相对于电池来说有高几十倍的能量密度。 背景 有关燃烧室的研究讨论  尽管微燃烧系统能量密度大但是体积微小,微燃烧产生的热量很难像普通燃烧那样用传统的方式将其合理有效地利用起来。分析现有的多种能量导出方式可得:热电发电技术有体积小、重量轻、无污染、性能稳定等特点,可通过发电材料与热源接触直接转化为电能导出,省去中间机械动力部分能量的损耗,符合微燃烧系统对体积小,结构简单的要求。 创新点在于整个燃烧装置的结构设计 其中装置核心部分燃烧模块的结构示意图 其特点为: a.进气与出气通道为双螺旋并行式结构,进气和出气通道间的距离很小,使得进气通道中的预混气体受到出气通道中高温废气的加热,使气体再次预热。同时通道采用变径设计,从进气口到中心燃烧室依次为小于、大于、小于最大熄火直径,一方面控制火焰燃烧的安全性,另一方面实现了热量的均匀分布。 b.燃烧室内部采用电子打火装置,在气体通过小口径通道进入燃烧室后进入多孔助燃介质之后由两根间距为0.3mm直径为0.2~0.5mm的金属丝通过高压交流电产生的电火花点燃,采用这种点火方式一方面在于可有效解决点火困难的问题并且保障点火的及时性,也可以有效减小点火装置体积;并且消耗小,更容易加工制造,可操作行强,并且没有加热过程,更加便捷迅速。 c.位于微燃烧模块中心的燃烧室采用多孔介质填充,其中多孔介质位于电子点火装置周围分布于中心燃烧室大部分区域中;与自由空间或者普通燃烧室燃烧相比,预混气体在多孔介质中的燃烧具有功率密度大,燃料利用率高的优点。 且上述燃烧模块的上下外表面各加一层隔热层,导热油与氮气按一定比例混合填充在封闭式隔热层内部。其作用为形成安全温度梯度,将温差发电片热面的接触温度控制在均匀可行的范围内。 上述上下温差发电片的冷却面上分别装有燃料储存层和助燃剂储存层;采用这种设计的目的在于冷却温差发电片冷面,同时预热即将进入预混管道的气体和助燃剂。这一设计使热量得以循环利用,减少能量损失。 实用新型专利 基于多孔介质稳燃的微燃烧温差发电器  一种基于多孔介质稳燃的微燃烧温差发电器,属于燃烧及电子设备领域。设备成片层状结构,自上而下依次为:燃料储存层、上温差发电片、上隔热层、燃烧模块、下隔热层、下温差发电片、助燃剂储存层,即燃烧室位于温差发电片的热端,气体预热层位于温差发电片的冷端;所述燃烧模块包括进气通道、出气通道和燃烧室,其中进出气通道为双螺旋并行结构,中心燃烧室内有多孔介质填充;所述上下隔热片内有导热油和氮气混合填充。  项目成果的学术价值  国内外对于微尺度燃烧以及微小型热电转换器所做的工作主要集中于器件加工和一些相关的微燃烧实验方面,几乎没有开展如何保持热电发电器冷热端的温差以及燃烧器的温度场的均匀分布等内容的研究工作。  该项目致力于微小型轻电源的研究,是微尺度燃烧与温差发电结合研究的尝试,是能源有效利用的进一步思考。所设计的微小型发电器若能加工成实物,则将成为微发电系统的一个重要突破。 社会效益  本项目研究了一套微燃烧能源系统,其发电性能好,稳定利用,减少污染物的排放。  为微能源系统的发展起重要的推动作用,加速实现取代锂离子电池使用的目标。可实现有效节能。 经济效益  本项目研究成果衍生出的一套微燃烧发电系统基础样机,可根据不同的市场需求进行一系列的升级改良,应用在多种微型用电设备上。本项目的成品样机可以将特定燃料通过极高的燃烧率导出足够各类电器需求的电量,可控并且极适用于小型用电设备上,该项目的发展对于当今一些电子设备如手机电脑和测控设备如航拍飞行器的供电功能都具有革新的意义。对于大型设备的,也可以作为辅助性设备加入,使综合能源利用率得以提升,降低了生产成本。因此在后期会具备一定的盈利能力,若待研究成果成熟并投入生产具有很广阔的市场前景。 谢谢观看 请专家点评提问
量子力学

1年前上传

  • 445
  • 0
  • 3