林瀅 丁志瑤 張迂榕 羅潔 周儀

摘? ?要：隨著移動電話用戶數(shù)量的增長，手機能耗問題逐漸引起重視。日常生活中，雖承接熱水，但卻不直接飲用，而是等待其降到室溫。如果能夠利用溫差發(fā)電技術(shù)，將熱能轉(zhuǎn)化為電能為手機供電，將大大減少手機耗能。所有的溫差發(fā)電類產(chǎn)品，均存在難以維持溫差的問題，最終因發(fā)電效率導致技術(shù)經(jīng)濟性不達標而夭折。為此，文章針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，設計一種溫差發(fā)電式水杯充電寶，可以利用熱水和室溫的天然溫差，通過熱電效應將能量有效收集利用，節(jié)約充電能耗。

關(guān)鍵詞：溫差發(fā)電;熱電轉(zhuǎn)換;節(jié)約能耗

1? ? 背景技術(shù)概述

據(jù)工信部數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018年我國凈增移動電話用戶達到1.49億戶，總數(shù)達到15.7億戶。移動電話用戶普及率達到112.2部/百人，比上年末提高10.2部/百人。其中，全國已有24個省市的移動電話普及率超過100部/百人。2017年我國手機耗能量將達到17.8萬t標準煤，且讓將以12.5%的速度高速增長?？梢?，手機能耗問題應當引起重視，對手機電能來源方式的探索是十分必要的?？紤]到日常生活中雖承接熱水，但卻不直接飲用熱水，而是等待其降到室溫。25 ℃為飲用溫度，其中存在75 ℃的溫差。如果能夠利用溫差發(fā)電技術(shù)，將熱能轉(zhuǎn)化為電能為手機供電，將大大減少手機耗能。

對于所有的溫差發(fā)電類產(chǎn)品，均存在難以維持溫差的現(xiàn)象，最終因發(fā)電效率導致技術(shù)經(jīng)濟性不達標而未能實現(xiàn)。諸如體溫發(fā)電服裝、利用手的溫度充電的充電寶等。

2? ? 發(fā)明內(nèi)容

設計的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種溫差發(fā)電式水杯充電寶，可以利用熱水和室溫的天然溫差，通過熱電效應，將能量有效收集利用，節(jié)約充電能耗。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案為一種溫差發(fā)電式水杯充電寶，包括杯體、溫差發(fā)電片、充電寶。其中，杯體包括杯身、杯底以及杯蓋，杯身為雙層304不銹鋼真空結(jié)構(gòu)，杯蓋與杯身采用螺紋連接，一種溫差發(fā)電式水杯充電寶，包括杯體、導熱熱管、溫差發(fā)電片、充電寶幾個部分。當所述保溫杯內(nèi)儲存有熱水時，水中熱量由杯體底部傳向?qū)釤峁?。熱量先進入所述導熱熱管蒸發(fā)部，所述導熱熱管內(nèi)工質(zhì)將熱量傳遞到所述導熱熱管冷凝端，將熱量直接傳遞至溫差發(fā)電片。所述溫差發(fā)電片利用溫度差將熱能轉(zhuǎn)化為電能，儲存于充電寶蓄電池中。由此，本發(fā)明利用所述熱量轉(zhuǎn)化及溫差發(fā)電技術(shù)，實現(xiàn)了保溫杯中熱水的余熱利用，同時實現(xiàn)了充電寶功能。

本發(fā)明具有有益效果如下：

（1）利用水杯熱水散熱浪費掉的余熱，將這部分余熱轉(zhuǎn)換成電能給用電設備充電，實現(xiàn)了節(jié)約能源的效果。

（2）可隨身攜帶，將水杯和充電寶合二為一，為人們的生活帶來便利。

（3）節(jié)約用電，減少用戶購買電能所需的電費，達到了經(jīng)濟性。

（4）在保證水杯的保溫性能的同時，在水溫高于40 ℃時將水溫進行熱電轉(zhuǎn)換，當水溫低于40 ℃時停止熱電轉(zhuǎn)換，起到保溫熱水的作用。

3? ? 具體實施方式

本文設計的一種溫差發(fā)電式水杯充電寶，包括杯體、溫差發(fā)電片、充電寶。溫差發(fā)電片型號為SP1848-27145，杯體包括杯身、杯底以及杯蓋，杯身為雙層304不銹鋼真空結(jié)構(gòu)，大大減少熱量從杯壁輻射散失，杯蓋與杯身采用螺紋連接，在杯蓋與杯身間增設膠套防止熱量散失，杯體直徑70 mm，容積為400 mL，杯底與杯身一體連接，杯底為單層304不銹鋼結(jié)構(gòu)，杯體底部設有可拆卸的套筒，套筒套設在杯身底部，杯底與套筒之間形成安裝空間，溫差發(fā)電片和充電寶均設置在安裝空間內(nèi)，杯底與溫差發(fā)電片之間設有導熱熱管，導熱熱管與溫差發(fā)電片的熱端相接觸，充電寶設置在溫差發(fā)電片底部，充電寶與溫差發(fā)電片之間設有散熱鋁片，充電寶外部設有殼體，溫差發(fā)電片與充電寶之間通過電線相連。導熱熱管包括若干相互并列連接的微型熱管單元，微型熱管單元為圓柱形或棱柱形，微型熱管單元由上向下依次為蒸發(fā)部、絕緣部和冷凝部，微型熱管單元內(nèi)部設有導熱腔，導熱腔貫穿蒸發(fā)部、絕緣部和冷凝部。導熱腔內(nèi)設有吸液芯和乙醚導熱液，乙醚導熱液水位低于絕緣部，吸液芯貫穿整個導熱腔，吸液芯采用樹脂材料。杯底與微型熱管單元熱端接觸，吸液芯將乙醚向上引流，當微型熱管單元的熱端受熱致溫度高于乙醚沸點時，乙醚迅速汽化，汽化的乙醚流向低溫低壓的另一端。在接近冷端的蒸汽冷凝成液珠吸附到吸液芯上，液體因毛細作用回流到熱端附近，如此循環(huán)往復，因冷端無法散發(fā)熱量，微型熱管單元則很快平衡到和杯底相同的溫度。而熱管的冷端連接溫差發(fā)電片的熱端，有效避免溫差發(fā)電片溫度太高，冷熱差大而致使效率低的情況。考慮到人體最適宜的喝水溫度為40 ℃左右，所選取沸點為40 ℃的乙醚液體，當熱水溫度高于40 ℃時，熱量通過熱管傳遞;當熱水低于40 ℃時，熱管停止工作，起到保溫熱水的作用。保證可靠、有效導熱，并保證對于人體無有害影響。

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