基本信息
- 项目名称：
- 基于温差发电的汽车节能减排装置
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 基于半导体温差发电技术的汽车节能减排装置安装于汽车排气管三元催化氧化器与一级消声器之间位置，将汽车排气管尾气废热转化为电能供汽车再利用，节省了油耗、降低有害物质的排放，实现了“能源－废热－能源”的绿色循环。
- 详细介绍：
- 基于半导体温差发电技术的汽车节能减排装置通过与汽车排气管法兰结构匹配安装于汽车排气管三元催化氧化器与一级消声器之间（温度200～450℃）的位置。 汽车行驶过程中，尾气热量经导热腔体高效传递到温差发电模热端，同时微型水冷系统使模块冷端保持低温，当半导体温差发电模块冷热端产生一定温差条件下，实现热能转化为电能的过程。通过稳压智能电路完成为车载用电器供电或为车载蓄电池充电，同时减小了汽车发电机的功耗，节约了油耗，降低了有害物质的排放。 基于温差发电技术汽车节能减排装置用于尾气废热的电能转化，相比于传统汽车节能产品，具有高度自动化、低维护，无机械运动，坚固稳定, 可靠性高的优点。
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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
- 随着全球化石油储量的不断减少，节能减排愈来愈受到人们的关注。 创新点： 项目组针对实际汽车结构，实现了将温差发电技术应用于汽车节能减排，攻克了传统汽车节能产品对发动机带来的损伤问题。为汽车提供了一种新的节能减排方式。 温差发电器整体结构设计。实现了与汽车排气管空间环境及安装结构的兼容。 高效的导热和散热系统设计。设计了高效的吸热腔体结构和微型水冷系统。能充分的保证温差发电模块工作在较大的温差条件下。 宽输入范围的稳压充电保护智能电路设计。输入电压范围8～24V解决了汽车行驶过程中，发动机不同负载条件下，排气管温度波动对输出电压影响的问题。使电能高效稳定地传输到汽车负载端。 基于温差发电的汽车节能减排装置运用于混合动力汽车，不仅能实现节能减排，同时可作为混合动力汽车的动力源。 技术关键： 高导热率热腔体结构、温差发电冷却系统、良好兼容汽车电气设备的稳压充放电路、与汽车排气管匹配的整体结构、高热电转换效率的半导体温差发电模块 技术指标： 工作环境温度：200～450℃ 温差发电装置尺寸：200×70×80mm 输出电压：14.5V 输出功率：60～100W 节油率：1%
科学性、先进性
- 科学性： 汽油燃烧产生的能量中约有40％以尾气废热形式散失到大气中，而仅有25％用以汽车动力输出。若将燃油40％散失于大气的热能转化为电能供汽车再利用，其价值将非常可观。 汽车排气管三元催化氧化器与一级消声器之间部分具有较为理想的温差发电模块热端环境温度。 汽车供电系统是通过汽油燃烧推动汽车发电机转动产生电能，是一个化学能转化为电能的过程。利用温差发电为汽车供电，减小了汽车发电机的功耗，提高了燃油的利用率，从而达到节能减排的目的。 先进性： 相比于传统汽车节能产品，温差发电技术运用于汽车节能减排，具有无噪音、无污染、发电稳定、使用寿命长的优点。 本项目组设计研发的温差发电节能减排装置具有高度自动化，低维护，无机械运动，稳定可靠的特点。 本课题有效地提高了汽车燃油的利用率，同时减少汽车尾气有毒有害物质排放，经济、环境效益显著。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年3月 获2008－2009年度校级大学生课外学术科技作品竞赛一等奖 2009年6月18日 福建.福州 作为国家教育部成果参展第七届中国·海峡项目成果交易会
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示
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
- 使用说明及技术特点： 本项目组设计研发的基于温差发电的汽车节能减排装置通过与汽车排气管法兰片匹配安装于汽车排气管三元催化氧化器与一级消声器之间（温度200～450℃）的位置。汽车行驶过程中，尾气热量经导热腔体传递到温差发电模块热端，同时微型水冷系统为模块冷端提供冷却，使半导体温差发电模块热端与冷端产生约200℃温差，实现热能转化为电能的过程。通过稳压智能电路为车载用电器供电或为车载蓄电池充电。 基于温差发电技术汽车节能减排装置用于尾气废热的再利用，相比于传统汽车节能产品，具有高度自动化、低维护，无机械运动，坚固稳定, 可靠性高的优点。 前景分析： 通过本项目组社会实践调查，出租车平均一年行使182500公里，平均油耗10升/百公里，按厦门93号汽油2009年3月单价4.90元/升计算，每节省1％油耗，一辆出租车每年节省油费894.25元。温差发电装置使用寿命长(5～7年)，发电性能稳定可靠。其实用性和可靠性必将受到市场的青睐。
同类课题研究水平概述
- 我国半导体发电刚刚兴起，正处于快速发展阶段。半导体温差制冷领域已经取得了很多突破，而在半导体温差发电领域则处于刚刚导入的阶段。由于温差发电产品技术含量高，制作过程复杂难控，目前仅美、欧、日少数国家的企业(如Hi-z公司等)拥有规模生产能力，在我国少数企业(如纳米克)能够批量生产，但还没有企业具有完全的自主技术，大部分半导体温差发电组件是来自美国、日本等地区的转销产品，半导体材料基本依靠进口。我国在这一领域目前发展还不是很快，技术成熟度低，产品原料和核心技术都受到国外的限制。 国际市场，半导体温差发电技术主要运用在油田、野外、军事、工业生产等领域。针对于温差发电在汽车排气管上的运用，美国、日本等已有多年的研究。美国Hi-Z公司、通用汽车公司、日本Nissan公司等已经设计制造了相关产品，但目前仍处于实验室阶段，汽车尾气废热转化为电能的效率依然处于低水平。 国内市场，因技术的制约，温差发电运用的领域还很狭窄。而温差发电在汽车排气管上的运用几近空白，仅有少数理论分析。 针对国外产品的不成熟，国内研究的空白，因此，温差发电技术在汽车排气管的运用仍然有很大的研究意义和价值。
