用於熱光電系統之燃燒器A COMBUSTOR APPLIED IN THERMOPHOTOVOLTAIC SYSTEM

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

13/466,364

專利證號

US 9,322,548 B2

專利獲證名稱

用於熱光電系統之燃燒器A COMBUSTOR APPLIED IN THERMOPHOTOVOLTAIC SYSTEM

專利所屬機關 (申請機關)

國立成功大學

獲證日期

2016/04/26

技術說明

本研究重點在於研發一微型燃燒室，主要應用於可攜式熱光電TPV(Thermophotovoltaic)動力系統之能量來源。基於這個概念，我們在介觀尺度下建立一燃燒室，各種提高熱輻射效率和熱電轉換效率的方法將於本報告中一歩歩提出並檢驗。此微型TPV 系統包含渦流(swirl)產生系統，藉由平面和立體PIV 量測方法可檢測出流場結構和迴流區。在此TPV 系統中利用一個遠紅外線陶瓷管(ZrO2)當做幅射器(emitter)，為了改善亮度不均勻和燃燒不完全的缺點，進一步採用回流管(reverse tube)和多孔性材質(porous medium)的設計。迴流管的設計可讓迴流區(recirculation zone)被擠壓入燃燒室而迫使火焰面更加貼緊燃燒室內侧壁面，並可將熱空氣轉囘再次加熱輻射器外表面。多孔性材質則增加燃氣混合並可作為一火焰穩住機構，結果顯示加上回流管和多孔性材質可大幅增加輻射器亮度和均勻度，最後將此燃燒室配合高效率GaSb 光電板組合成為一TPV 系統。整體系統轉換效率可從0.24%提高至1.02%。為了將轉換效率進一歩提升，實驗最後在外側加裝熱電板將排出熱氣做進一步利用，由結果顯示最高效率可升高至1.43%。 Novel combustor design and methods to enhance the thermal and electrical efficiency of the TPV system are proposed, demonstrated and discussed in this paper. In order to improve the non-uniform and low illumination and incomplete combustion of the conventional TPV combustor, a reverse tube and a porous medium are employed. A reverse tube is expected to enforce the flame to attach to the inner wall of the emitter by squeezing the recirculation zone into the chamber, and simultaneously to redirect the hot product gas to reheat the outer wall of the emitter. However, a porous medium can serve to increase the mixing of fuel/air and double as a flame stabilizer to anchor the flame. Results indicate that with implementation of the reverse tube and the porous medium one can apparently improve the uniformity of illumination on the emitter, and in the meantime enhance the thermal/radiant efficiency effectively.

備註

本會(收文號1110048580)同意該校111年7月26日成大產創字第1111102285號函申請終止維護專利(國立成功大學)

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