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基本信息

项目名称:
新型汽车尾气温差发电系统
小类:
机械与控制
简介:
作品基于微电脑控制技术将汽车发动机尾气原本以余热直接排放到大气中的能量,用运半导体温差发电组件转化成电能回收利用。并且将发电核心装置和汽车三元催化器结合。使此装置在现有车辆上应用的可行性大幅度提高,并且弥补了三元催化器在汽车启动时催化效率低的缺陷。发电核心模块为全固态结构正常使用时间达10-15年。
详细介绍:
作品主要分为温差发电模块﹑保护模块,控制模块三部分。温差发电模块由尾气集热器﹑高温缓冲板﹑半导体温差发电组件﹑散热器组成。尾气集热器负责将尾气中的热能聚集到温差发电组件的高温面,高温缓冲板用来稳定发电组件高温面温度防止发电组件高温过载以及维持输出功率稳定。保护模块在发动机大负荷工作或发电组件散热出现故障时将发动机尾气通过旁通管排出,实现特殊条件下保护发电组件的目的。控制模块通过PT100温度传感器实时检测发电组件高低温面的温度和输出功率,调整散热强度以维持发电组件最佳发电效率。基于LM2576系列开关稳压电路设计的稳压模块为车载电器提供稳定的12V电源。﹑发电组件在为车载电器供电还有盈余时对蓄电池充电。并且发电组件的工作情况,发电功率等信息通过显示器显示。同时发电组件和发动机三元催化器结合,在发动机启动时蓄电池为发电组件供电,发电组件具有制热功能可以为三元催化器加热,缩短发动机起动时三与催化器达到正常催化效率温度的时间,从而提升三元催化器在发动机启动时的催化效率。当发动机正常工作时发电组件高温面的温度符合三元催化器正常工作温度范围。所以两部分结合既可以提升三元催化器在发动机起动时的催化性能,又方便此系统在现有车辆上安装。

作品图片

  • 新型汽车尾气温差发电系统
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

设计发明的目的和基本思路: 针对现有汽车燃油中大部分能量以余热的形式排放到大气中,造成了巨大的经济损失和严重的环境污染问题。利用半导体温差发电芯片为核心元件,以发动机尾气为能量来源发电。从而达到提高发动机综合能效实现节能减排的目的。 本作品的创新点: 将汽车发动机尾气原本以余热直接排放到大气中的能量,用运半导体温差发电芯片转化成电能回收利用。并且将发电核心装置和汽车三元催化器结合。使此装置在现有车辆上应用的可行性大幅度提高,并且弥补了三元催化器在汽车启动时催化效率低的缺陷。 主要技术指标: 发动机不同转速工况下发电功率曲线。三元催化器在发动机启动时性能对比曲线。

科学性、先进性

作品利用基于塞贝克效应制成的半导体温差发电芯片对汽车发动机尾气热能回收利用。遵循基本的科学原理。 现有关于汽车尾气温差发电的研究大多都停留在理论研究层面,作者在充分理论研究的基础上制作了性能可靠的样机,并且提出将尾气发电和三元催化器结合,在实现发电的同时又能提升三元催化器在发动机启动时的催化效率。

获奖情况及鉴定结果

作品于2010年9月在山东德州学院举行的由山东省科学技术协会、山东物理学会主办的“2010年山东省大学生科技节“拓普杯”物理科技创新大赛”中获得一等奖。同年10月在深圳市南山创新资源共享服务中心举行的由深圳市南山区科技局、深港产学研基地产业发展中心、香港资讯科技联会主办的“第二届深港技术创新大赛”中获得院校组三等奖。

作品所处阶段

实验室初步实验成功,系统优化阶段

技术转让方式

技术合作 专利转让

作品可展示的形式

实物 图片 视频

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

此系统应用塞贝克效应,将汽车尾气中原有浪费掉的热能用来发电,将发电装置串接在发动机尾气管近发动机端.配合控制电路及其他附件即可正常工作。此发电系统核心原件为全固态结构,无相对运动部件,使用寿命长、可靠性好、免维护、无噪声,零污染物排放,应用微电脑控制其工作。独创分流保护模式使系统免受高温过载危险。主要应用于汽车节能领域。市场前景广阔。整套装置正常使用年限10-15年,初步台架实验已取得成功。

同类课题研究水平概述

随着能源的日益紧缺,人们对汽车节能越来越关注。虽然现有发动机节能技术不断提升但是尾气能量除了废气涡轮增压外,余热通过发电回收大部分都处于理论研究阶段。其中有武汉理工大学的邓亚东关于《汽车尾气温差发电装置及热电模块的布置研究》。其针对汽车尾气废热温差发电技术的研究现状,就如何在汽车排气管合适位置安装发电装置及布置热电模块进行了试验研究.根据现有热电模块性能参数,通过测定发动机排气通道外壁温度的梯度分布和不同结构废热箱体外表面的温度场分布,提出了汽车尾气废热温差发电装置在汽车排气通道上的位置要求和半导体热电模块在废热箱体上的连接方法。以及电子科技大学李影的《基于汽车尾气余热回收的温差发电研究》,主要研究内容是如何提高温差电模块热电转换效率和集热器集热效率,以提高尾气总的回收利用率。 到目前据作者了解到的信息,此技术没有得到普遍应用。技术上有待于进一步提升,市场上的还没有类似产品。 参考资料 [期刊论文] 《武汉理工大学学报(信息与管理工程版)》 ISTIC -2010年2期邓亚东,范韬,郭殉,凌凯,代宏伟,苏楚奇 [学位论文] 李影, 2010 - 电子科技大学 电子科技大学:物理电子学
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