面向温差发电装置的相变散热器设计与测试

摘要

为构建环境监测自供电无线传感器网络,针对温差发电装置转换效率低、发电时间短等无法满足无线传感器的供电需求,本研究设计4种相变材料封装壳体作为温差发电装置的散热器,通过提供周期性热源,模拟自然环境,研究不同封装结构对发电特性及相变材料温度特性的影响.结果表明,相变散热器不仅可显著提升装置的平均电压,而且可有效延长发电时长.与风冷散热器相比,含有相变散热器的发电装置平均提升电压22％,最大输出电压可达1 V;温差平均提升42％,最大温差可达85℃;断开热源后,相变散热器作为热源反向供电,可在无光照或夜间持续供电,反向温差最大可达22℃,平均发电时长延长220％.此外,蜂窝状腔体结构的发电特性明显优于其他结构,腔体内部嵌入的微型平板热管可有效克服相变材料导热率低的缺点.壳体结构可大幅提升相变材料内部传热速率,含有相变散热器的温差发电装置可充分满足无线传感器网络持续供电的需求.