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    本發明係關於一種由經由導電接觸彼此交替連接之p-及n-傳導熱電材料件組成之熱電模組，該熱電模組(19)導熱連接至微型熱交換器(13)，該微型熱交換器(13)包含複數個直徑至多1 mm之連續通道，流體熱交換器介質可流經該等連續通道。
    公开号:TW201322511A
    申请号:TW101136755
    申请日:2012-10-04
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Jurgen Moors；Peter Renze；Panneerselvam Marudhachalam；Frederick A Leavitt；John Washington Mccoy
    申请人:Basf Se；
    IPC主号:H01L35-00
    专利说明:
    用於排氣系統之熱電模組
    本發明係關於適合裝配於內燃機之排氣系統中之熱電模組。
    熱電發電機及貝爾蒂(Peltier)配置本身在很久之前已為人所知。在一側上加熱且在另一側上冷卻之p-及n-摻雜半導體經由外部電路傳輸電荷，以使得可對電路中之負載實施電功。由此達成之將熱量轉換為電能之效率在熱力學上受卡諾效率(Carnot efficiency)限制。因此，在熱側上溫度為1000 K且「冷」側上為400 K時，可達成(1000-400)÷1000=60%之效率。然而，迄今為止，已達成之效率至多6%。
    另一方面，若將直流電施加至該配置，則將熱量自一側傳輸至另一側。此一貝爾蒂配置充當熱幫浦且因此適於冷卻設備部分、車輛或建築物。藉助貝爾蒂原理加熱亦比習用加熱更有利，此乃因其總是傳輸比對應於所供應等值能量更多之熱量。
    目前，熱電發電機用於在太空探測器中產生直流電，用於管線之陰極腐蝕防護，用於燈浮標及無線電浮標之能量供應，且用於操作無線電及電視。熱電發電機之優點在於其極佳之可靠性。其不論諸如相對濕度等大氣條件如何均可操作；不發生易受干擾影響之材料傳輸，而僅發生電荷傳輸。
    熱電模組由串聯電連接且平行熱連接之p-及n-型件組成。圖2展示此一模組。
    習用結構由兩個陶瓷板組成，在該兩個陶瓷板之間交替裝配個別件。在每一情形下，兩個件經由端面導電接觸。
    除導電接觸之外，通常亦在實際材料上提供多種其他層，其用作防護層或焊料層。然而，最後經由金屬橋建立兩個件之間之電接觸。
    熱電組件之基本元件係該接觸。該接觸建立介於組件之「心臟」中之材料(其負責組件之期望熱電效應)與「外界」之間之物理連接。此一接觸之結構示意性地展示於圖1中。
    組件內部之熱電材料1提供組件之實際效應。其係熱電件。電流及熱通量流經材料1，以使該材料實現其在整體結構中之功能。
    材料1在至少兩側上分別經由接觸4及5連接至引線6及7。在此情形下，層2及3意欲表示材料與接觸4及5之間視情況需要之一或多個中間層(障壁材料、焊料、黏接劑等)。彼此分別成對相關之部分2/3、4/5、6/7可相同，但其並非不得不相同。此最終同樣將取決於具體結構及應用，以及電流或熱通量經過該結構之流動方向。
    現在，接觸4及5具有重要作用。其確保材料與引線之間緊密連接。若接觸較差，則此處發生高損失且可顯著限制組件之性能。因此，經常向所用材料上按壓該等件及接觸。接觸因此暴露於強機械負載。此機械負載每當在涉及升高(或降低)溫度及/或熱循環時即會進一步增加。引入組件中之材料之熱膨脹不可避免地產生機械應力，該等應力在極端情形下致使組件因接觸破裂而失效。
    為防止此情形，所用接觸必須具有一定撓性及回彈性，從而使得可補償該等熱應力。
    需要載體板以使整個結構具有穩定性，並確保每一件皆具有所需之最均勻熱電偶。為此，照例使用陶瓷，例如由氧化物或氮化物(例如Al2O3、SiO2或AlN)製得之陶瓷。
    習用結構之應用經常受到限制，此乃因在每一情形下，僅可使平面表面與熱電模組接觸。模組表面與熱源/散熱體之間之緊密連接必不可少，以確保有足夠熱通量。
    非平面表面(例如圓形廢熱管)不適於與習用模組直接接觸，或其需要相應的直線熱交換器結構以提供自非平面表面至平面模組之過渡。
    當前，人們正試圖在機動車輛(例如汽車及卡車)中之排氣系統或排氣再循環中提供熱電模組以自一部分排氣熱量獲得電能。在此情形下，將熱電元件之熱側連接至排氣管或尾管，同時將冷側連接至冷卻器。可產生之電量取決於排氣之溫度及自排氣至熱電材料之熱通量。為使熱通量最大化，經常將器件插入尾管中。然而，該等器件受到限制，此乃因(例如)熱交換器之安裝經常造成排氣中之壓力損失，繼而對內燃機造成無法忍受之消耗增加。
    照慣例，將所用熱電發電機安裝在排氣系統中之排氣催化轉換器之後。除了排氣催化轉換器之壓力損失，此安裝經常造成過多壓力損失，從而使得無法在排氣系統中提供導熱器件；相反，將熱電模組安裝在尾管外部。為此，尾管通常必須具有多邊形橫截面組態以使平面外表面可與熱電材料緊密接觸。
    WO 2010/130764揭示藉助熱電模組將流體之熱能轉換為電能之熱交換器及方法。引導流體之流動通道係由陶瓷材料製得以減少熱膨脹。
    DE 20 2010 003 049 U1係關於使用機動車輛排氣經由熱電發電機模組產生電能之裝置。可引導排氣流經熱電模組或流經旁路。
    歐洲專利申請案10 100 614.7(於2010年11月10日申請)及歐洲專利申請案10 186 366.0(於2010年10月4日申請)(二者在本專利申請案之申請日期均尚未公開)係關於由導熱連接至微型熱交換器之熱電模組組成之熱電模組。
    迄今為止，所發生之熱轉移及壓力損失二者皆未能令人滿意。
    熱電模組及微型熱交換器之系統有時難以組裝。業內需要便於組裝之熱電模組/微型熱交換器系統。
    本發明之目標係提供用於安裝在內燃機之排氣系統中之熱電模組，該熱電模組避免了已知模組之缺點且確保較佳熱轉移及低壓力損失且易於組裝。
    該目標係根據本發明藉由由經由導電接觸彼此交替連接之p-及n-傳導熱電材料件組成之熱電模組來達成，其中熱電模組(19)導熱連接至包含複數個直徑為至多1 mm之連續通道之微型熱交換器(13)，流體熱交換器介質可流經該等連續通道，其中微型熱交換器(13)係以如下方式與熱電模組(19)整體形成：微型熱交換器(13)具有整體模製容器，該容器收納經由導電接觸彼此交替連接之p-及n-傳導熱電材料件，從而形成微型熱交換器(13)及熱電模組(19)之整合總成。
    對微型熱交換器之通道而言，尤其有利的是用內燃機排氣觸媒(尤其係機動車輛排氣觸媒)之表面塗層(washcoat)來塗覆。以此方式，可免除個別的排氣催化轉換器且使排氣系統中之壓力損失降至最低。整合設計簡化整體結構且有利於安裝在排氣系統中。
    藉由使用微型熱交換器，可確保改良自排氣至熱電模組之熱通量，同時確保足夠低的壓力損失。根據本發明，排氣流經微型熱交換器之微型通道。在此情形下，通道較佳經排氣觸媒塗覆，該觸媒尤其催化以下轉換中之一或多者：NOx轉換為氮，烴轉換為CO2及H2O，以及CO轉換為CO2。尤佳地，催化所有該等轉換。
    已知適宜的催化活性材料(例如Pt、Ru、Ce、Pd)，且闡述於(例如)Stone,R.等人，Automotive Engineering Fundamentals,Society of Automotive Engineers 2004中。將該等催化活性材料以適宜方式施加至微型熱交換器之通道上。較佳地，可設想以表面塗層形式來施加。在此情形下，將觸媒以懸浮物形式作為薄層施加至微型熱交換器之內壁上或施加至其通道上。觸媒可隨後由單層或多個具有相同或不同組成之層組成。所施加觸媒隨後可視微型熱交換器之尺寸及其塗層而完全或部分代替內燃機在用於機動車輛期間通常使用之排氣催化轉換器。
    根據本發明，術語「微型熱交換器」欲意指具有複數個直徑為至多1 mm、尤佳至多0.8 mm之連續通道之熱交換器。僅根據技術可行性來設定最小直徑，且其較佳為約50 μm，尤佳100 μm。
    通道可具有任一適宜橫截面，例如圓形、橢圓形、多邊形(例如正方形、三角形或星形)等。此處，將通道之相對邊緣或相對點之間之最短距離視為直徑。亦可形成扁平通道，在該情形下，將直徑定義為邊界表面之間之距離。對於自板或層構築之熱交換器而言尤其如此。在此情形下，容器係與該等板或層中之至少一者整體模製。在操作期間，熱交換器介質流經連續通道，同時將熱量轉移至熱交換器。另一方面，熱交換器係整體模製且由此熱連接至熱電模組，從而獲得自熱交換器至熱電模組之良好熱轉移。
    可自任一適宜材料以任一適宜方式構築微型熱交換器及容器。其可由(例如)導熱材料塊製得，將連續通道及容器引入其中。
    可使用任何適宜材料作為該材料，例如塑膠，例如聚碳酸酯、液晶聚合物(例如來自DuPont之Zenith®)、聚醚醚酮(PEEK)等。亦可使用金屬，例如鐵、銅、鋁或適宜合金，例如鉻-鐵、Fecralloy。另外，可使用陶瓷或無機氧化物材料，例如氧化鋁或氧化鋯或堇青石。其亦可係由複數種上述材料製得之複合材料。微型熱交換器較佳係由耐高溫合金(1000-1200℃)、Fecralloy、含Al之鐵合金、不銹鋼、堇青石製得。可以任一適宜方式(例如藉由雷射方法、蝕刻、鑽孔等)將微型通道引入導熱材料塊中。
    作為替代方案，微型熱交換器及容器亦可自不同的板、層或管構築，隨後將該等板、層或管藉由(例如)黏合劑黏結或焊接彼此連接。在此情形下，板、層或管可與微型通道一起提前提供，且然後將其組裝。在此情形下，將收納p-及n-傳導熱電材料件之容器整體模製為板、層或管中之至少一者。
    尤佳者係藉助燒結方法自粉末產生微型熱交換器及容器。可使用金屬粉末及陶瓷粉末二者作為該粉末。由金屬及陶瓷組成、由不同的金屬組成或由不同的陶瓷組成之混合物亦可。適宜金屬粉末包含(例如)由鐵磁體鋼、Fecralloy或不銹鋼組成之粉末。藉助燒結方法產生微型熱交換器使得可製造任一期望結構。
    最佳地，藉由選擇性雷射燒結(SLS)形成具有整體模製容器之微型熱交換器(13)。此使得易於組裝幾乎具有任一合意三維形狀或結構之整合微型熱交換器/熱電模組容器系統。選擇性雷射燒結技術已為熟習此項技術者所知。
    使用金屬作為微型熱交換器及容器之材料提供良好導熱性之優點。與之相比，陶瓷具有良好的儲熱能力，且因此其尤其可用於補償溫度起伏。
    若使用塑膠作為微型熱交換器及容器之材料，則需要施加塗層來保護塑膠免受流經微型熱交換器之排氣之溫度的影響。該等塗層亦稱作「熱障壁塗層」。由於排氣之高溫，需要塗覆由塑膠材料組成之微型熱交換器之所有表面。
    本發明所用微型熱交換器之外部尺寸較佳為60×60×20 mm3至40×40×8 mm3。
    微型熱交換器之與該微型熱交換器之體積有關之比熱轉移面積較佳為0.1 m2/l至5 m2/l，尤佳0.3 m2/l至3 m2/l，尤其0.5 m2/l至2 m2/l。
    適宜微型熱交換器可自市場購得，例如購自Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH。IMM提供多種幾何形狀之微結構化熱交換器，且尤其提供用於900℃之最高操作溫度微結構化高溫熱交換器。該等高溫熱交換器之尺寸為約80×50×70 mm3且根據逆流原理發揮作用(對於其他應用而言)。其壓力損失小於50毫巴且比熱轉移面積為約1 m2/l。
    VDI/VDE-Technologiezentrum Informationstechnik GmbH(www.nanowelten.de)展現其他微型熱交換器。另外，Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH，Wendelsheim及SWEP Market Services(Dover Market Services GmbH,Fürth之分公司)提供微型熱交換器。
    已知來自上文來源之微型熱交換器必須適合用於本發明熱電模組中。由此，必須在微型熱交換器上預形成或形成整體模製容器。通常，微型熱交換器及熱電模組之總成係「一件式」組件，其較佳在一個製程中藉由選擇性雷射燒結(SLS)來獲得。
    微型熱交換器由此以可能具有最佳熱傳導的方式連接至熱電模組。由此將其直接導熱連接至熱電模組。
    流經之氣體經由熱交換器之連續通道產生之壓力損失較佳為至多100毫巴，尤其至多50毫巴。該等壓力損失不會增加內燃機之燃料消耗。尤其在微型熱交換器經配置以使排氣流經之通道平行排布且在一側上連接至入口而在另一側上連接至出口時，可實現此一壓力損失。在此情形下，排氣流經之通道之長度較佳為至多60 mm，尤其至多40 mm。若使用一個以上微型熱交換器，則該等微型熱交換器同樣平行連接且連接至共同入口及共同出口，從而使個別熱交換器之通道同樣平行排布。
    可將微型熱交換器之熱交換表面直接安裝於內燃機(尤其機動車輛)之排氣系統或尾管中。在此情形下，可將其以固定或可移動方式安裝。熱交換表面較佳經熱電模組牢固封裝。
    若微型熱交換器提供有觸媒材料之表面塗層，則可將其安裝於排氣系統中之初始排氣催化轉換器位置處。以此方式，可向微型熱交換器供應高排氣溫度。甚至可藉由微型熱交換器之排氣觸媒處之化學轉換進一步提高溫度，從而發生比在已知系統中遠遠更有效之熱轉移。
    由於微型熱交換器及熱電模組之整合總成，亦藉由改良之熱通量達成改良之熱電模組效率。
    另外可於容器內部緊挨微型熱交換器處提供用於抵抗過高溫度之防護層。此層(亦稱作相變層)較佳係由熔點在250℃至1700℃無機金屬鹽或金屬合金製得。適宜金屬鹽係(例如)鋰、鈉、鉀、銣、銫、鎂、鈣、鍶及鋇之氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、鉻酸鹽、鉬酸鹽、釩酸鹽及鎢酸鹽。較佳使用此類型之適宜鹽之混合物，其形成二元或三元共熔物。其亦可形成四元或五元共熔物。
    或者，可使用金屬合金作為相變材料及其組合，其自金屬(例如鋅、鎂、鋁、銅、鈣、矽、磷及銻)開始形成二元、三元、四元或五元共熔物。在此情形下，金屬合金之熔點應在200℃至1800℃範圍內。
    熱電模組可經防護層封裝，尤其當使用金屬(例如鎳、鋯、鈦、銀及鐵)時或當使用基於鎳、鉻、鐵、鋯及/或鈦之合金時。
    例如，可將一或多個(例如)連續連接之熱電模組整合至內燃機之排氣系統中。在此情形下，亦可組合包含不同熱電材料之熱電模組。一般而言，可使用所有適於內燃機排氣之溫度範圍之適宜熱電材料。適宜熱電材料之實例係方鈷礦，例如CoSb3、RuPdSb6、TX6(其中T=Co、Rh、Ir且X=P、As、Sb)；X2Y8Z24，其中X=鑭系元素、錒系元素、鹼土金屬、鹼金屬、Th、第IV族元素；半何士勒化合物(half-Heusler compound)，例如TiNiSn、HfPdSn及金屬間合金；晶籠化合物，例如Zn4Sb3、Sr8Ga16Ge30、Cs8Sn44、Co4TeSb4；氧化物，例如NaxCoO2、CaCo4O9、Bi2Sr2Co2OySr2TiO4、Sr3Ti2O7、Sr4Ti3O10、R1-xMxCoO3(其中R=稀土金屬且M=鹼土金屬)；Srn+1TinO3n+1，其中n為整數；YBa2Cu3O7-x；矽化物，例如FeSi2、Mg2Si、Mn15Si26；硼化物，例如B4C、CaB6；Bi2Ce3及其衍生物，PbCe及其衍生物，銻化物(例如銻化鋅)，秦特(Zintl)相(例如Yb14MnSb4)。
    在本發明之熱電模組中，較佳將熱側導電接觸置於容器中，然後插入方格形固體矩陣結構，該結構具有凹部以容納插入其中之p-及n-傳導熱電材料件，將冷側導電接觸置於p-及n-傳導熱電材料上且最後施加冷側電絕緣，以形成熱電模組(19)。
    在製備本發明之熱電模組之方法中，實施上文方法步驟。
    容器可具有任一期望三維形狀，只要其可容納熱電材料件、電接觸及所述其他層即可。通常，容器具有盒形式，將熱電模組填充至該盒中。較佳地，藉由用已知塗覆方法(如噴霧法、CVD、PVD、電鍍法、澆注等)由(例如)陶瓷、玻璃等製得之絕緣層使盒之底部電絕緣。
    在下一步驟中，將形成熱電模組之熱側導電接觸之導電接觸置於容器或盒中之各別位置上。該等導電接觸可由任何期望導電材料(如金屬，即銅、鐵、鎳等)製得。可將該等接觸置於容器中或藉由膠黏或焊接或藉由置於容器中之各別凹部中來固定。
    在下一步驟中，插入方格形固體矩陣結構，該結構填充容器但具有凹部以容納插入其中之p-及n-傳導熱電材料件。方格形固體矩陣結構可由任一適宜材料(如陶瓷、聚合物、氣凝膠、木材、發泡體或金屬(如鋼))形成。方格形固體矩陣結構具有p-及n-傳導熱電材料件之大小之凹部。方格可自一或多個可鋪設於彼此之上的件形成。方格可具有任一可能直徑及幾何形狀之凹部或孔。
    較佳地，方格形固體矩陣材料因低熱連通性而選自聚合物或陶瓷，從而使熱量損失降至最低。
    然後以交替n-及p-順序將p-及n-傳導熱電材料件插入方格形矩陣結構之凹部中。材料件可以任一適宜方式(如焊接、膠黏、夾緊或按壓)與導電接觸接觸。
    將冷側導電接觸置於p-及n-傳導熱電材料上，以使得亦電連接熱電模組之冷側。最後，施加冷側電絕緣以形成熱電模組(19)。此絕緣層可由陶瓷、玻璃、雲母或其他塗層形成。
    本發明亦係關於如上所述熱電模組在內燃機、較佳在機動車輛、例如汽車或卡車之排氣系統中之用途。在此情形下，熱電模組尤其用於自排氣之熱量發電。
    然而，當微型熱交換器上存在表面塗層時，熱電模組亦可用於在內燃機(較佳機動車輛)之冷起動期間逆向預加熱排氣觸媒。在此情形下，熱電模組用作貝爾蒂元件。當將電壓差施加至模組時，模組將熱量自冷側傳輸至熱側。因此預加熱排氣觸媒可縮短觸媒之冷起動時間。
    另外，本發明係關於內燃機(較佳機動車輛)之排氣系統，其包含一或多個如上所述整合至排氣系統中之熱電模組。
    在此情形下，排氣系統欲意指連接至內燃機之出口且在其中處理排氣之系統。
    本發明之熱電模組具有許多優點。內燃機之排氣系統中之壓力損失較低，尤其當微型熱交換器經排氣觸媒之表面塗層塗覆時。排氣系統之結構可藉由一個整合組件顯著簡化。由於可將整合組件整合至在排氣系統中靠近內燃機，故可向熱電模組供應較高排氣溫度。藉由逆向使用熱電模組作為貝爾蒂元件，可在引擎之冷起動期間加熱排氣觸媒。
    本發明之例示性實施例圖解說明於各圖中且在以下說明中更詳細地闡釋。
    在圖式中：圖3 展示熱電發電機之構造之三維圖解說明，圖4 展示熱電發電機之層構造之三維圖解說明。
    圖3圖解說明熱電發電機之構造，例如可插入(例如)機動車輛之排氣系統中。
    排氣管10(自內燃機經由其引導出排氣)引導至歧管11。歧管11之橫截面積在排氣之流動方向上減小。歧管11毗連微型熱交換器13。後者以排氣流經微型熱交換器13中之通道之方式連接至歧管11。微型熱交換器中之通道引導至收集器15，排氣在已流經微型熱交換器中之通道之後經由該收集器15傳導至另一排氣管17中，該另一排氣管17通常結束於內燃機之排氣。
    微型熱交換器13已各自整合在熱電模組19之一側上。熱電模組19在微型熱交換器之相對側上冷卻。出於此目的，較佳利用冷卻液(例如冷卻水)，其流過熱電模組19。在此情形下，首先可將冷卻液傳導經過熱交換器(例如微型熱交換器)中之通道。然而，較佳在熱電模組19之欲冷卻之該側上提供冷卻通道21，冷卻液流經該冷卻通道，其中冷卻通道21之壁係由熱電模組19形成。
    在一個較佳實施例中，堆疊微型熱交換器13、熱電模組19總成及冷卻通道21，其中位於內部之微型熱交換器13在每一情形下皆已於其相對側整合熱電模組19，且因此，位於內部之冷卻通道21在每一情形下亦於其相對側連接至熱電模組19。相應層構造藉助實例圖解說明於圖4中。此處，層構造在每一情形下皆以頂側及底側之冷卻通道為邊界。冷卻通道21毗連熱電模組19，其係在微型熱交換器13之相對側上整體形成。在微型熱交換器13之後係另一熱電模組19及另一冷卻通道21。
    層構造使得可利用排氣之熱量以及可在小空間中使用大量熱電模組19。
    除圖解說明於圖3及圖4中之具有層構造(其中個別層平行於排氣管10之主流動軸排布)之實施例外，亦可設計層構造以使個別層垂直於排氣管10之主流動軸排布。然而，不論個別層之定向如何，微型熱交換器13中之通道較佳地總是相對於排氣管10之主流動方向自歧管11至收集器15橫向排布。
    在層之定向如圖3及圖4中所圖解說明之情形下，個別層可在每一情形下皆包含一個微型熱交換器13與一個熱電模組19或另一選擇為包含複數個微型熱交換器13與複數個熱電模組19，其分別組裝在彼此旁邊。則在此實施例中可形成複數個隨後彼此串聯連接之堆疊，其中個別堆疊較佳經定向以使各別冷卻通道21之入口及出口彼此毗連，由此形成在串聯堆疊中連續之冷卻通道。在此情形下，冷卻通道之定向經選擇以便引導冷卻液與排氣相對於彼此橫向流動。或者，當然，亦可將冷卻通道定向於任一其他期望方向。由此，冷卻通道亦可(例如)平行於微型熱交換器中之通道排布。
    圖5至圖7展示微型熱交換器及熱電模組之具有複數個連續通道之整合總成之不同視圖。
    圖6展示具有熱電材料容器之總成，而圖7展示微型熱交換器中之流動通道。圖5展示具有不同流動通道之總體總成。
    1‧‧‧熱電材料
    2‧‧‧層
    3‧‧‧層
    4‧‧‧接觸
    5‧‧‧接觸
    6‧‧‧引線
    7‧‧‧引線
    10‧‧‧排氣管
    11‧‧‧歧管
    13‧‧‧微型熱交換器
    15‧‧‧收集器
    17‧‧‧排氣管
    19‧‧‧熱電模組
    21‧‧‧冷卻通道
    圖1表示接觸之結構。
    圖2表示由串聯電連接且平行熱連接之p-型及n-型件組成之熱電模組。
    圖3展示熱電發電機之構造之三維圖解說明。
    圖4展示熱電發電機之層構造之三維圖解說明。
    圖5展示具有不同流動通道之總體總成。
    圖6展示具有熱電材料容器之總成。
    圖7a及圖7b展示微型熱交換器中之流動通道。
    3‧‧‧層
    10‧‧‧排氣管
    11‧‧‧歧管
    13‧‧‧微型熱交換器
    15‧‧‧收集器
    17‧‧‧排氣管
    19‧‧‧熱電模組
    21‧‧‧冷卻通道
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] 一種由經由導電接觸彼此交替連接之p-及n-傳導熱電材料件組成之熱電模組，其中該熱電模組(19)導熱連接至包含複數個直徑至多1 mm之連續通道之微型熱交換器(13)，流體熱交換器介質可流經該等連續通道，其中該微型熱交換器(13)係以如下方式與該熱電模組(19)整體形成：該微型熱交換器(13)具有整體模製之容器，該容器收納經由導電接觸彼此交替連接之該等p-及n-傳導熱電材料件，從而形成微型熱交換器(13)及熱電模組(19)之整合總成。
    [2] 如請求項1之熱電模組，其中將導電接觸置於該容器中，然後插入方格形固體矩陣結構，該結構具有凹部以容納插入其中之該等p-及n-傳導熱電材料件，將冷側導電接觸置於該等p-及n-傳導熱電材料上，且最後施加冷側電絕緣，以形成該熱電模組(19)。
    [3] 如請求項2之熱電模組，其中具有該整體模製之容器之該微型熱交換器(13)係藉由選擇性雷射燒結(SLS)來形成。
    [4] 如請求項1之熱電模組，其中在該容器內部在緊鄰該微型熱交換器(13)之表面上提供抵抗過高溫度之防護層。
    [5] 如請求項4之熱電模組，其中該防護層係由熔點在250℃至1700℃範圍內之無機金屬鹽或金屬合金製得。
    [6] 如請求項1之熱電模組，其中該微型熱交換器之該等通道係經機動車輛排氣觸媒之表面塗層塗覆。
    [7] 如請求項6之熱電模組，其中該觸媒催化以下轉換中之至少一者：NOx轉換為氮，烴轉換為CO2及H2O，以及CO轉換為CO2。
    [8] 如請求項1至7中任一項之熱電模組，其中流經之氣體經由該熱交換器之該等連續通道產生之壓力損失為至多100毫巴。
    [9] 如請求項1至7中任一項之熱電模組，其中該微型熱交換器係自導熱材料塊製得，於其中引入該等連續通道及該容器。
    [10] 如請求項1至7中任一項之熱電模組，其中關於該微型熱交換器之體積的比熱轉移面積為0.1 m2/l至5 m2/l。
    [11] 如請求項1至7中任一項之熱電模組，其係用於內燃機、較佳機動車輛中之排氣系統中。
    [12] 如請求項11之熱電模組，其係用於自該排氣之熱量發電。
    [13] 如請求項6或7之熱電模組，其係用於在內燃機、較佳機動車輛之冷起動期間預加熱該排氣觸媒。
    [14] 一種內燃機、較佳機動車輛之排氣系統，其包含一或多個整合至該排氣系統中之如請求項1至7中任一項之熱電模組。
    [15] 一種藉由實施如請求項2中所定義之方法步驟來製備如請求項2至7中任一項之熱電模組之方法。
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