CN101383571A - 平行板模块式微热光电系统 - Google Patents

平行板模块式微热光电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101383571A
CN101383571A CNA2008100247653A CN200810024765A CN101383571A CN 101383571 A CN101383571 A CN 101383571A CN A2008100247653 A CNA2008100247653 A CN A2008100247653A CN 200810024765 A CN200810024765 A CN 200810024765A CN 101383571 A CN101383571 A CN 101383571A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion chamber
parallel
photocell
plate
parallel plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2008100247653A
Other languages
English (en)
Inventor
潘剑峰
张会峰
薛宏
杨文明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CNA2008100247653A priority Critical patent/CN101383571A/zh
Publication of CN101383571A publication Critical patent/CN101383571A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本发明属于微型动力机电系统(Power MEMS)领域，特指一种平行板模块式微热光电系统，其由三个主要部分组成：平行板燃烧室，光电池，及光电池冷却层；由内到外分别为平行板燃烧室，光电池以及光电池冷却层，平行板燃烧室和光电池之间设有隔热层。本发明具有无运动部件，易维护，加工制造容易，效率高，能够稳定工作等优点。

Description

平行板模块式微热光电系统
技术领域
本发明属于微型动力机电系统(Power MEMS)领域，特指一种平行板模块式微热光电系统。
背景技术
信息技术、生物技术的发展引发了机电系统的小型化、微型化。微制造技术的进步促进并加速了微型机电系统的发展。微型机电系统需要重量低，能量密度高的动力源，然而，现有的电池由于能量密度低不能满足这一需求。微型动力机电系统(简称微动力系统)能为微型机械提供寿命长、能量密度高的动力供应，因而成为各个国家科研竞争的焦点之一。
微动力系统主要通过燃烧将氢或者碳氢燃料的化学能转换为热能，然后通过能量转换装置产生电能。即使化学能转化为电能的效率只有10％，其能量密度也是锂电池的10倍，所以微动力系统有很大的发展潜力，另外微动力系统还具有成本低廉、电压稳定的优点。该类系统可以为微型卫星、微型侦察机和各种飞行器提供动力或辅助动力；可以减少步兵携带通讯设备的重量从而提高单兵作战能力；可以作为无线传感、探测或通讯系统的电源；还可以用于便携式个人数字产品，如笔记本电脑，手机等。
当前发展的微动力系统主要包括：微燃气轮机、微型往复式电力发生器、微型转子发动机、微型“瑞士面包圈”能量发生器、微热光电系统。这些微动力系统由于制造加工和设计方面的问题存在以下缺点：
(1)有运动部件，不易维护；
(2)有摩擦，工作时容易磨损，密封、加工困难；
(3)三维几何形状复杂，加工困难，系统效率低。
这些微动力系统由于上述缺陷，很难稳定高效地工作，因此不能为微型机电装置提供持续稳定的动力供应，从而大大限制了微型机电装置的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、稳定、工作寿命长、易维护、容易制造的平行板模块式微热光电系统。
平行板模块式微热光电系统由三部分组成：由内到外分别为平行板燃烧室，光电池以及光电池冷却层，平行板燃烧室和光电池之间设有隔热层。
平行板燃烧室采用具有较强耐高温性能的SiC陶瓷制备，隔热层由耐高温有机玻璃制备，光电池采用转换效率较高且成本低的低带隙GaSb电池，光电池冷却层由吸热玻璃制备。
本装置的具体工作过程为：氢气与氧气充分混合后进入平行板燃烧室内燃烧。平行板燃烧室外壁面涂有选择性放射材料。当平行板燃烧室被加热到800K左右时，就会放出光子。高能量光子透过隔热层撞击光电池时会激发出自由电子，从而产生电能输出。本发明装置能在不到0.1cm□的体积内输出1—10W的电功率。
除了高能量密度外，本发明的最大优点在于：由于平行板燃烧室的简单二维结构，甚至不需要MEMS设备都能进行加工，使得平行板燃烧室的加工更加容易，尺寸精度也得到最大保证，而且很容易在平板材料上进行表面催化燃烧研究。另外，光电池很难加工成圆弧状。由于燃烧室的简单二维结构，燃烧室的两个平行面可以平行地设计光电池，从而解决了传统微热光电系统中由于燃烧室的圆柱型结构所带来的光电池不能最大化吸收发射器释放的光子而引起的光电池转换效率及系统整体效率的限制，而且平行板燃烧室微热光电系统还可以加工成类似于燃料电池的模块式微动力系统，使得整个系统更加紧凑，可以实现两个或者多个系统的平行组合，有利于单位体积能量输出密度的进一步提高。因此平行板燃烧室微热光电系统的制造、装配都比较容易；操作更可靠；更容易实现微型化。
附图说明
图1为平行板燃烧室微热光电系统结构剖面图
图2为实施例平行板燃烧室结构剖面图
图3为模块式双平行板燃烧室微热光电系统结构剖面图
1.平行板燃烧室2.隔热层3.光电池4.光电池冷却层5.燃烧室入口
具体实施方式
本发明装置的工作原理是将燃料燃烧所产生的化学能以热辐射的形式释放，然后使用光电池将其转换为电能。平行板燃烧室作为燃料燃烧释放热能的空间，其壁面温度的分布及高低是决定平行板微热光电系统能否稳定高效、稳定工作的重要因素。平行板燃烧室由具有较强耐高温性能的SiC陶瓷材料制成，所采用的SiC物性参数如表1所示。燃烧室长10mm，宽0.8mm，高1mm，壁厚0.2mm。平行板燃烧室外侧为隔热层，厚度为0.5mm，由耐高温有机玻璃材料制成。光电池采用GaSb电池，平行地置于隔热层两侧，厚度为0.4mm。光电池外侧为光电池冷却层，由吸热玻璃制成，厚度为0.6mm。整个系统长10mm，宽4mm，高1mm，体积为0.04cm3。
在一个标准大气压，常温下，氢气和氧气经各自减压阀减压后，经流量控制器精确控制，以1.8：1的比例充分混合，在平行板燃烧室入口处点燃，然后进入燃烧室内燃烧。流量控制器采用美国MSK流量控制器，用来精确控制燃料的流量。当平行板燃烧室被加热到800K以上时，燃烧室外壁面的选择性放射材料将平行板燃烧室高温壁面产生的热辐射能以光子的形式释放，当光子透过隔热曾撞击到光电池时，将会激发出自由电子。通过将光电池与外接负载连接，就会产生电能输出，从而作为微型机电装置的动力源。
表1 SiC材料物性参数
 
材料名称 碳化硅
组成 SiC97％碳化硼
导热系数 92W/m·k
密度 3.10g/cm3
红外辐射率 0.77(法线方向)

Claims (2)

1、平行板模块式微热光电系统，其特征在于：由三部分组成，由内到外分别为平行板燃烧室(1)，光电池(3)以及光电池冷却层(4)，平行板燃烧室和光电池之间设有隔热层(2)。
2、根据权利要求1所述的平行板模块式微热光电系统，其特征在于：平行板燃烧室(1)采用SiC陶瓷制备，隔热层(2)由耐高温有机玻璃制备，光电池(3)采用低带隙GaSb电池，光电池冷却层(4)由吸热玻璃制备。
CNA2008100247653A 2008-05-05 2008-05-05 平行板模块式微热光电系统 Pending CN101383571A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100247653A CN101383571A (zh) 2008-05-05 2008-05-05 平行板模块式微热光电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2008100247653A CN101383571A (zh) 2008-05-05 2008-05-05 平行板模块式微热光电系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101383571A true CN101383571A (zh) 2009-03-11

Family

ID=40463248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2008100247653A Pending CN101383571A (zh) 2008-05-05 2008-05-05 平行板模块式微热光电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101383571A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101691201B (zh) * 2009-08-14 2011-12-21 江苏大学 一种基于微燃烧产生电能和推力的新型动力装置
CN102638198A (zh) * 2012-04-25 2012-08-15 江苏大学 一种基于热管原理冷却的微热光电系统
CN103090384A (zh) * 2013-01-16 2013-05-08 江苏大学 一种多孔介质回热型微尺度燃烧器
CN105115551A (zh) * 2015-08-31 2015-12-02 江苏大学 一种利用微热光电系统的气体流量计
CN106100518A (zh) * 2016-06-14 2016-11-09 中国工程物理研究院材料研究所 非能动微热光电、微热电和微热联合动力系统及实现方法
WO2022173467A3 (en) * 2020-09-23 2022-12-22 Antora Energy, Inc. Structures and methods for producing an optoelectronic device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101691201B (zh) * 2009-08-14 2011-12-21 江苏大学 一种基于微燃烧产生电能和推力的新型动力装置
CN102638198A (zh) * 2012-04-25 2012-08-15 江苏大学 一种基于热管原理冷却的微热光电系统
CN103090384A (zh) * 2013-01-16 2013-05-08 江苏大学 一种多孔介质回热型微尺度燃烧器
CN103090384B (zh) * 2013-01-16 2016-04-06 江苏大学 一种多孔介质回热型微尺度燃烧器
CN105115551A (zh) * 2015-08-31 2015-12-02 江苏大学 一种利用微热光电系统的气体流量计
CN106100518A (zh) * 2016-06-14 2016-11-09 中国工程物理研究院材料研究所 非能动微热光电、微热电和微热联合动力系统及实现方法
WO2022173467A3 (en) * 2020-09-23 2022-12-22 Antora Energy, Inc. Structures and methods for producing an optoelectronic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101383571A (zh) 平行板模块式微热光电系统
Chou et al. Porous media combustion for micro thermophotovoltaic system applications
CN101539293B (zh) 一种带有预热通道的微平行板燃烧器
CN103090384B (zh) 一种多孔介质回热型微尺度燃烧器
US6932030B2 (en) Microgenerator of electrical energy
CN100449205C (zh) 一种低热损失的微尺度燃烧器
US20070281194A1 (en) Portable fuel cell assembly
JP2014512160A (ja) 熱光起電力システムのためのエミッタ、及びそのようなエミッタを少なくとも一つ含む熱光起電力システム
KR20160120301A (ko) 전지 시스템용 조립 방법과 배열체
CN106025317A (zh) 汽车尾气的温差和燃料电池耦合高效发电装置
CN108183248B (zh) 一种无密封的单片电解质直接碳固体氧化物燃料电池组
CN201699625U (zh) 一种便携式微热光电装置
US20060107995A1 (en) Thermophotovoltaic device
JP2009170438A (ja) 熱電変換装置の製造方法
CN104641178A (zh) 用于热光伏器件的能量转换和传递布置以及包括其的热光伏器件
CN101691201B (zh) 一种基于微燃烧产生电能和推力的新型动力装置
EP3106748A1 (en) Energy conversion and transparent transfer media
EP1570529B1 (en) A micro-combustor system for the production of electrical energy
CN100454630C (zh) 一种低压空气呼吸燃料电池堆
CN114497579A (zh) 一种车载燃料电池系统
Gedam et al. Energy materials: Fundamental physics and latest advances in relevant technology
CN107740734A (zh) 一种基于微尺度燃烧的自供能点火推进器
CN203907607U (zh) 一种利用废气预热的旋流微燃烧器
CN108365795B (zh) 一种不同禁带光伏电池级联的热光伏系统及其热能回收方法
CN110752399A (zh) 可反复利用的联排结构管式直接碳固体氧化物燃料电池组

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Open date: 20090311