ES2441943T3 - Componente para la generación de corriente termoeléctrica y procedimiento para su fabricación - Google Patents

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Abstract

Componente termoeléctrico (9) para la generación de corriente termoeléctrica, el cual está constituido por al menos dos capas (1, 2) y por dos contactos eléctricos metálicos (4, 5), presentando las capas (1, 2) mezclas diferentes y conteniendo sus mezclas cal y arena de sílice, caracterizado porque entre las capas (1, 2) está dispuesto un paño (3).

Description

Componente para la generacion de corriente termoelectrica y procedimiento para su fabricacion.
La invencion se refiere a un componente termoelectrico, asi como un procedimiento para la fabricacion de un componente termoelectrico.
Debido a la necesidad creciente de energia electrica y la finitud de los combustibles fosiles, asi como la exigencia de reducir las emisiones de CO2, existe la necesidad de obtener energia de fuentes de energia regenerativas. Para ello, junto a la energia eolica e hidraulica, se ofrecen en particular el calor natural de la energia solar y fuentes termales, asi como el calor residual industrial. La conversion de la energia termica en corriente termoelectrica es conocida desde hace mucho tiempo tal como senalo Seebeck.
En la generacion de corriente termoelectrica se utilizan las diferencias de temperatura entre dos metales. La generacion de la corriente termoelectrica se basa en el principio de que los portadores de carga se agrupan nuevamente bajo la influencia de una diferencia de temperatura. Debido a la reorganizacion se origina una tension electrica en los contactos de los dos metales en cuanto entre los contactos reina una diferencia de temperatura. Este fenomeno se utiliza, por ejemplo, en elemento termoelectricos (denominados TE) y generadores termoelectricos (denominados TEGs).
En los ultimos anos se han efectuado numerosas publicaciones las cuales describen diferentes procedimientos y dispositivos para la obtencion de corriente termoelectrica. Casi todas estas publicaciones se basan en tecnologia de semiconductores. Ejemplos de ello son conocidos entre otros por las patentes DE 102 31 445 A1, DE 102 30 080 A1, DE 102 32 445 A1, US 6, 300, 150 B1 y US 6, 396, 191 B1.
Ademas, existen muchas publicaciones respecto a las diferentes posibilidades de utilizacion de los elementos termoelectricos convencionales. Ejemplos de aplicacion son conocidos entre otros por las patentes DE 101 24 623 A1, DE 199 46 806 A1, NL 1 020 485 C2 y WO 2009/030236 A2. La publicacion GUERRERO V H ET AL: 'Thermoelectric property tailoring by composite engineering", JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE, SPRINGER NETHERLANDS, NL, vol. 37, n° 19, 1 de octubre de 2002, paginas 4127-4136, XP002505017, ISSN: 0022-2461, DOl: 10.1023/A:1020083718789 da a conocer un componente termoelectrico para la generacion de corriente termoelectrica, el cual esta constituido por al menos dos capas y por dos contactos electricos metalicos, presentando las capas diferentes mezclas y conteniendo sus mezclas cemento Portland y 'humo de silice". Debido a su bajo rendimiento y sus elevados costes de fabricacion los elementos termoelectricos convencionales actualmente son antieconomicos, y su utilizacion solo esta limitada hasta ahora a pocos sectores. Para conseguir un mejor digito de calidad actualmente se investiga en generadores termoelectricos con nanoestructuras, lo cual es no obstante muy costoso y por consiguiente caro.
En general es desventajoso en los elementos o generadores termoelectricos conocidos que para la generacion de la corriente termoelectrica se necesite cada vez un dispositivo para poder montar los elementos termoelectricos convencionales en las paredes o sobre superficies libres. A consecuencia de ello es necesario un gasto tecnico adicional y por consiguiente tambien financiero para generar la corriente termoelectrica mencionada.
La invencion quiere poner remedio a esto. La invencion presenta el objetivo de hacer posible la generacion de corriente termoelectrica sin dispositivos y generadores adicionales. Segun la invencion este objetivo se resuelve mediante un componente termoelectrico para la generacion de corriente termoelectrica segun la reivindicacion 1, el cual esta constituido por al menos dos capas y por dos contactos electricos metalicos, presentando las capas mezclas diferentes y conteniendo sus mezclas cal y arena de silice, estando dispuesto un pano entre las capas.
Con la invencion se crea un componente termoelectrico para la generacion de corriente termoelectrica, en el cual por la diferencia de temperatura entre las capas individuales se origina la tension termoelectrica la cual se elimina con la ayuda de los contactos metalicos en las superficies libres del componente termoelectrico. Ademas, la invencion crea la posibilidad de generar corriente termoelectrica sin deber montar para ello dispositivos adicionales. Mejor dicho el componente segun la invencion ofrece la posibilidad de elaborar o recubrir un edifico de una multiplicidad de componentes segun la invencion, y de este modo generar directamente corriente. Por ello ya no es necesario montar dispositivos adicionales en un edifico existente para la generacion de la corriente termoelectrica. Esto ofrece la posibilidad de un ahorro de costes considerable, de manera que la utilizacion de la corriente termoelectrica es posible de manera generalizada con bajo gasto financiero.
En la configuracion de la invencion, las capas y el pano estan conectados entre si de tipo sandwich. De este modo se garantiza que se pueda fabricar un componente termoelectrico de gran superficie.
Los sectores de aplicacion de los componentes termoelectricos segun la invencion dependen de la fuerza de los contactos electricos metalicos, asi tal como de la fuerza de las capas de mezclas. Es decir, los componentes termoelectricos segun la invencion se pueden fabricar entre otros tal como recubrimientos de fachadas, tal como elementos de pared o incluso tal como papeles de pared.
Ademas, el objetivo se resuelve segun la invencion por un procedimiento para la fabricacion de un componente termoelectrico segun la reivindicacion 12, en el cual una primera mezcla para la primera capa se elabora a partir de polvo de arena de silice, cal, alumina, fermit y potasio, asi como una segunda mezcla para la segunda capa se elabora a partir de polvo de arena de silice, cal, alumina, yeso y sodio, las dos mezclas se remueven a continuacion respectivamente con metilcelulosa y agua creando una masa pastosa, la primera mezcla de la primera capa se aplica en una capa delgada sobre un pano y en el lado superior de la capa todavia humeda se monta el contacto electrico del polo negativo, la segunda mezcla de la segunda capa se aplica sobre el otro lado del pano y en el se monta el contacto electrico del polo positivo y a continuacion se seca el componente.
Otras ampliaciones y configuraciones de la invencion estan indicadas en las reivindicaciones dependientes restantes. Un ejemplo de realizacion de la invencion esta representado en el dibujo y se describe a continuacion en detalle. Muestra:
la figura 1 la representacion esquematica de un componente termoelectrico para la generacion de corriente termoelectrica, conectado a un consumidor electrico.
El componente termoelectrico 9 segun la invencion para la generacion de corriente termoelectrica esta constituido por al menos dos capas 1, 2 y por dos contactos electricos metalicos 4, 5. Las capas 1, 2 presentan mezclas diferentes. Sus mezclas contienen cal y arena de silice. Las capas 1, 2 pueden presentar ademas partes de alumina. Para permitir el establecimiento de una union fiable entre las sustancias necesarias para la elaboracion de las capas 1, 2, estas pueden incluir estas partes de metilcelulosa.
La primera capa 1 puede incluir ademas partes de fermit, partes de potasio o cloruro de potasio. La segunda capa puede presentar por el contrario partes de sodio, partes de carbonato de sodio o partes de yeso.
En el ejemplo de realizacion esta dispuesto un pano 3 entre las capas 1 y 2. Las capas 1 y 2 y el pano 3 estan conectados entre si tipo sandwich. El pano 3 presenta partes viscosas. En una modificacion del ejemplo de realizacion el pano tambien puede incluir partes de lana, algodon ycelulosa.
En las capas 1 y 2 estan dispuestos los contactos electricos metalicos 4, 5 a los cuales estan conectadas las lineas electricas 6, 7. Las capas 1 y 2 estan conectadas electricamente entre si traves de las lineas electricas 6, 7. Entre las lineas 6, 7 esta dispuesto un consumidor8.
El contacto electrico 4 constituye el polo negativo, el contacto electrico 5 el polo positivo del componente 9. En el ejemplo de realizacion el contacto electrico 4 esta constituido por una placa de aluminio. En una modificacion del ejemplo de realizacion, el contacto electrico 4 tambien puede estar configurado como placa de estano, lamina de aluminio, lamina de estano o chapa de acero. El contacto electrico 5 esta constituido por una lamina de cobre. Pero tambien puede estar constituido por laton, lamina de cobre, bronce o constatan.
Mediante el calentamiento de la capa 1, la cual constituye el lado caliente, con temperatura simultaneamente no modificada o tambien descendente por refrigeracion adicional de la capa 2, la cual constituye el lado frio, se realiza una reagrupacion de los electrones. En consecuencia los electrones presentan en el lado caliente una energia cinetica mas elevada que los electrones en el lado frio del componente 9. La energia cinetica mayor provoca que los electrones calientes se distribuyan mas intensamente en el componente 9 que los frios. De esta manera se origina un desequilibrio dado que la densidad de electrones en el lado frio aumenta. Esto ocurre hasta que la tension electrica constituida da lugar a que fluya una corriente de igual valorde electrones frios hacia el lado caliente.
Debido al efecto aislante del pano 3, no se realiza al mismo tiempo un transporte de calor de la capa 1 en direccion a la capa 2. De este modo la temperatura en la capa 2 no se influye por la radiacion termica sobre la capa 1. Esto es muy ventajoso ya que la diferencia de temperatura entre las capas 1 y 2 presenta una influencia esencial sobre la eficiencia en la obtencion de corriente en el componente segun la invencion.
El componente termoelectrico 9 segun la invencion se elaboraconforme a las etapas siguientes:
En la fase de preparacion se remueve metilcelulosa (pasta de papel de pared) con agua en una cubeta limpia hasta que se constituye una masa viscosa pegajosa. En una segunda cubeta se mezcla la primera mezcla para la primera capa 1 a partir del 45� de polvo de arena de silice, 50� de cal, 4� de alumina, 0,5� de fermit y 0,5� de potasio conjuntamente poco a poco con la pasta de papel de pared hasta que se constituye una masa pastosa. Como sustituto para el potasio se puede tomar el cloruro de potasio.
En una tercera cubeta se mezcla la segunda mezcla para la segunda capa 2 a partir del 45� de polvo de arena de silice, 50� de cal, 4� de alumina, 0,5� de yeso y 0,5� de sodio conjuntamente poco a poco con la pasta de papel de pared hasta que se constituye una masa pastosa. Como sustituto para el sodio se puede tomar el carbonato de sodio (natron). En las mezclas se debe tener encuenta que se trata de relaciones de peso.
En la segunda fase de trabajo se aplica en una capa delgada la primera mezcla de la primera capa 1 sobre un pano 3 delgado. En el lado superior de la capa todavia humeda se monta una placa metalica o lamina metalica como contacto electrico 4 del polo negativo. Como contacto del polo negativo son apropiados junto al aluminio tambien la chapa de acero y el estano.
La segunda mezcla de la segunda capa 2 se aplica en una capa delgada sobre el otro lado del pano y en el se monta la placa metalica o lamina metalica de cobre, bronce, laton o constatan como contacto electrico 5 del polo positivo. En
5 los dos contactos electricos metalicos 4, 5 se montan las lineas electricas 6, 7. Con la ayuda de las lineas electricas 6, 7 se pueden conectar entre si en serie o en paralelo los componentes termoelectricos individuales. Las lineas electricas 6, 7 se pueden conectar luego a unconsumidor electrico 8.
Despues del tiempo de secado de 1 a 2 dias el componente termoelectrico 9 se reviste de manera estanca al agua con un barnizaislante o resinasintetica segun el sector de aplicacion.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Componente termoelectrico (9) para la generacion de corriente termoelectrica, el cual esta constituido por al menos dos capas (1, 2) y por dos contactos electricos metalicos (4, 5), presentando las capas (1, 2) mezclas diferentes y conteniendo sus mezclas cal y arena de silice, caracterizado porque entre las capas (1, 2) esta dispuesto un pano (3).
  2. 2.
    Componente termoelectrico segun la reivindicacion 1, caracterizado porque las capas (1, 2) presentan alumina.
  3. 3.
    Componente termoelectrico segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque las capas (1, 2) presentan partes de metilcelulosa.
  4. 4.
    Componente termoelectrico segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera capa (1) presenta partes de fermit.
  5. 5.
    Componente termoelectrico segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera capa (1) presenta partes de potasio.
  6. 6.
    Componente termoelectrico segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera capa (1) presenta partes de cloruro de potasio.
  7. 7.
    Componente termoelectrico segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda capa (2) presenta partes de cloruro de sodio.
  8. 8.
    Componente termoelectrico segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda capa (2) presenta partes de carbonato de sodio.
  9. 9.
    Componente termoelectrico segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda capa (2) presenta partes de yeso.
  10. 10.
    Componente termoelectrico segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las capas (1, 2) y el pano (3) estan conectados entre si tipo sandwich.
  11. 11.
    Componente termoelectrico segun una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en las capas (1, 2) estan dispuestos contactos electricos metalicos (4, 5).
  12. 12.
    Procedimiento para la fabricacion de un componente termoelectrico en el cual
    -
    una primera mezcla para la primera capa (1) se elabora a partir de polvo de arena de silice, cal, alumina, fermit y potasio o cloruro de potasio,
    -
    una segunda mezcla para la segunda capa (2) se elabora a partir de polvo de arena de silice, cal, alumina, yeso y sodio, carbonato de sodio o yeso,
    - las dos mezclas se remueven respectivamente con metilcelulosa y agua creando una masa pastosa,
    -
    la primera mezcla de la primera capa (1) se aplica en una capa delgada sobre un pano (3) y sobre el lado superior de la capa todavia humeda se monta el contacto electrico (4) del polo negativo,
    -
    la segunda mezcla de la segunda capa (2) se aplica en el otro lado del pano y sobre el se monta el contacto electrico (5) del polo positivo,
    - y a continuacion se seca el componente.
  13. 13.
    Procedimiento segun la reivindicacion 12, caracterizado porque en los dos contactos electricos metalicos (4, 5) se montan las lineas electricas (6, 7).
  14. 14.
    Procedimiento segun la reivindicacion 12 o 13, caracterizado porque el componente (9) se reviste de manera estanca al agua.
    DOCUMENTOS�INDICADOSEN�AA�DESCRIPCION
    En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para informacion del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones.
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