一种同位素温差发电装置

技术领域

本发明属于温差电转换技术领域，具体涉及一种可替换热源的同位素温差发电装置。

背景技术

温差发电器是利用温差发电材料的泽贝克(Seebeck)效应，将热能直接转换成电能的一种静态的全固体器件，没有转动部件和工作介质，工作时无噪声。同位素温差发电器(Radioisotope Thermoelectric Generator，简称RTG)具有结构紧凑、可靠性高、抗辐照性能好,与其他化学和物理电源相比，具有质量比能量高、寿命长，不需维护、环境适应性强的优点。RTG能够在-100℃以下的极低温度环境下工作，已在空间、地面、海洋及医学的特殊任务中获得了应用，是星表和深空探测的首选电源。从1961年开始，美国已有40多个RTG成功应用于各种空间探测任务，发电功率范围从毫瓦级到几百瓦级，例如，“好奇号”和“毅力号”火星车使用的RTG输出功率大于100瓦。

RTG通常采用整体密封形式，装上热源后持续发电。由于温差发电组件存在持续的性能衰减和出现故障的概率，当出现故障时无法维修或更换。

发明内容

针对现有技术的局限性，本发明旨在提供一种可替换热源的同位素温差发电装置，插入热源即可发电，实现即插即用，适合同位素热源的多次重复使用或发电组件的维修或更换。

本发明提供一种同位素温差发电装置，包括：

散热器，包括轴向延伸的散热筒和位于所述散热筒外侧、延所述散热筒轴向延伸的散热片，用于将热量排出到外部环境；

底座，位于所述散热器的底部；

热源隔离筒，位于所述散热器的散热筒的内部，所述散热器的散热筒、底座和热源隔离筒围成第一密闭腔体；

上盖，位于所述热源隔离筒的顶部，所述热源隔离筒与所述上盖围成第二密闭腔体，同位素热源位于所述第二密闭腔体的内部；

均热器，位于所述热源隔离筒的外部，围绕所述热源隔离筒设置，用于收集所述热源隔离筒辐射的热量；

温差发电组件，位于所述散热器的散热筒与所述均热器之间，用于将所述散热器的散热筒形成的冷端和所述均热器形成的热端之间的温差转化成电能。

较佳地，在所述第一密闭腔体的其余空间填充绝热材料，所述绝热材料优选为具有超低热导率的纳米二氧化硅多孔材料。

较佳地，所述温差发电组件呈辐射状均匀排布在所述均热器周围，以提高所述同位素温差发电装置的发电效率。

较佳地，所述散热片呈辐射状均匀排布在所述散热筒周围。

较佳地，所述热源隔离筒包括与所述散热器的散热筒顶部固定连接的法兰、波纹管和直筒本体，所述波纹管用于对所述热源隔离筒轴向位移调节。

较佳地，所述温差发电组件为由Bi

较佳地，所述热源隔离筒的直筒本体外侧壁涂覆有高发射率涂层。

较佳地，所述均热器的材质为石墨材料。

较佳地，所述散热器的散热筒与所述底座和热源隔离筒之间采用焊接连接或可拆卸密封连接；所述热源隔离筒与所述上盖之间采用可拆卸密封连接，优选地为O型密封圈密封。

较佳地，所述热源隔离筒与所述均热器之间为间隙配合设置，以确保安装热源时不会对所述温差发电组件产生剪切力。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种同位素温差发电装置，设置独立空间的热源隔离筒，将温差发电装置分为两个密闭腔体，使得温差发电组件与热源分别位于两个独立的密闭空间，更换热源或温差发电组件更加方便。

附图说明

图1为本发明涉及的一种同位素温差发电装置的结构示意图。

图2为本发明涉及的一种同位素温差发电装置的散热器的结构示意图。

图3为图1的A-A剖面图。

图4为本发明涉及的一种同位素温差发电装置的爆炸式局部剖视图。

图5为本发明涉及的一种同位素温差发电装置的热源隔离筒的结构示意图。

附图标记：

1-散热器；

11-散热筒；

12-散热片；

2-底座；

3-上盖；

4-热源隔离筒；

41-法兰；

42-波纹管；

43-直筒本体；

5-均热器；

6-温差发电组件；

A-第一密闭腔体；

B-第二密闭腔体；

C-同位素热源。

具体实施方式

以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。

如图1所示，本发明提供一种同位素温差发电装置，包括散热器1、底座2、上盖3、热源隔离筒4、均热器5和温差发电组件6。

具体地，如图2所示，散热器1包括轴向延伸的散热筒11和位于所述散热筒11外侧、沿所述散热筒11轴向延伸的散热片12，用于将热量排出到外部环境。底座2位于散热器1的底部，具体地位于散热器1的散热筒11的底部，用于密封散热器1的散热筒11的底部。散热器1通过辐射、对流、传导的方式将热量排出到外部环境，构成本发明的同位素温差发电装置的冷端。散热片12呈辐射状均匀排布在散热筒11的周围。

如图3所示，热源隔离筒4位于散热器1的散热筒11的内部，具体地位于散热器1的散热筒11的上半部，散热器1的散热筒11、底座2和热源隔离筒4围成第一密闭腔体A。散热器1的散热筒11与底座2和热源隔离筒4之间采用焊接连接或可拆卸密封连接，例如，散热器1的散热筒11与底座2之间采用焊接连接，散热器1的散热筒11与热源隔离筒4之间采用可拆卸密封连接。如图3、图4和图5所示，热源隔离筒4的顶部包括与散热器1的散热筒11顶部固定连接的法兰41、波纹管42和直筒本体43，所述波纹管42用于对热源隔离筒4的轴向位移调节，而且法兰41、波纹管42和直筒本体43相互之间通过焊接形成一体，以减少热传导损失。

上盖3位于热源隔离筒4的顶部，热源隔离筒4与上盖3形成第二密闭腔体B，同位素热源C位于该第二密闭腔体B的内部。热源隔离筒4与上盖3之间优选地采用可拆卸密封连接，更优选为O型密封圈密封。

从图3、图4可以看出，在需要更换同位素热源C时，只需取下热源隔离筒4上法兰41的固定螺钉，将热源隔离筒4直接从散热器1的上方抽取出，然后取下上盖3的固定螺钉，即可对热源隔离筒4内的同位素热源C进行更换。

均热器5位于热源隔离筒4的外部，围绕热源隔离筒4设置，用于收集热源隔离筒4辐射的热量，构成本发明的同位素温差发电装置的热端。

温差发电组件6位于散热器1的散热筒11与均热器5之间，用于将散热器1的散热筒11形成的冷端和均热器5形成的热端之间的温差转化成电能。在一个实施方式中，所述温差发电组件6为由Bi

在一个实施方式中，在本发明的同位素温差发电装置中，在所述第一密闭腔体A的其余空间填充绝热材料，所述绝热材料优选为具有超低热导率的纳米二氧化硅多孔材料。所述热源隔离筒4为高温合金加工而成，且其直筒本体外壁涂覆有高发射率涂层。所述均热器5的材质优选为石墨材料。所述散热器1和底座2优选为不锈钢、铝合金或镁合金等金属合金加工而成。

本发明提供的一种同位素温差发电装置，设置独立空间的热源隔离筒，将温差发电装置分为两个密闭腔体，使得温差发电组件与热源分别位于两个独立的密闭空间，更换热源或温差发电组件更加方便。

在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。