CN101797893B - 一种风能、可见光-红外太阳能电动燃油混合动力汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风能、可见光-红外太阳能电动燃油混合动力汽车，它包括车架、车壳、车轮、汽车电路总成、驱动装置，车壳上安有风能发电机、太阳能电池组；风能发电机、两种太阳能电池并联接动力蓄电池。在车架上装有直流电动机和动力蓄电池。本发明具有环保、节能、发电量比较大的特点，可见光-红外太阳能电池在阴天也有比较好的发电效果，是一种理想的交通工具。

Description

一种风能、可见光-红外太阳能电动燃油混合动力汽车
一、技术领域
本发明涉及一种风能、可见光-红外太阳能电动燃油混合动力汽车。
二、背景技术
现有太阳能汽车电池光电效率低、价格贵。染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池，其主要优势是：原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收，对保护人类环境具有重要的意义。以前都是基于二维的平面结构，从而限制了此类光电池效率的进一步提高。从物理学的角度来看，以纳米线为基础的二维染料太阳能电池的表面面积较小，从而限制了染料的加载和对太阳光的吸收。增加纳米线的长度可以增大表面积，但纳米线的长度受到材料制备和电子扩散长度的限制。目前，市场上多为硅太阳能电池，成本高、材料资源较少；其它太阳能电池也受到以上限制；阴天发电效果不大好。
三、发明内容
本发明提供了一种风能、可见光-红外太阳能电动燃油混合动力汽车，它包括车架、车壳、车轮、汽车电路总成、驱动装置，车壳上安有风能发电机、太阳能电池组；风能发电机、两种太阳能电池并联接动力蓄电池。在车架上装有直流电动机和动力蓄电池。本发明具有环保、节能、发电量比较大的特点，可见光-红外太阳能电池在阴天也有比较好的发电效果，是一种理想的交通工具。
钒钛黑瓷阳光吸收率0.9，是优良的光热转换材料，以提钒尾渣为原料，资源广泛。新型热电转换材料使用容易获取的钛酸锶为原料。钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子。把加入铌的钛酸锶加工成厚0.4纳米的薄膜，然后放进钛酸锶夹层中。这种结构的热电转换材料转换效率约是以往用重金属制成的热电转换材料的2倍。同时，实验显示，如果增加薄膜的层数，转换效率可得到进一步提高。另外，这种新型热电转换材料原料分布广，对人体无害，并且熔点可高达2080摄氏度。热电转换材料是一种可以将热能和电能相互转换的材料。目前常用的热电转换材料多以重金属铋、锑、铅等为原料，这些原料不仅在自然界含量少，熔点低，而且有剧毒，影响了真正的实用化。
一种风能、可见光--红外太阳能电动燃油混合动力汽车，它包括车架、车壳、车轮、汽车电路总成、驱动装置，车壳上安有风能发电机、太阳能电池组，风能发电机、可见光-红外太阳能电池、钒钛太阳能电池并联。在车架上装有直流电动机和动力蓄电池。风力发电机采用螺旋涡轮式叶片，通过利用从汽车运动的动能，风力涡轮机将会有一个持续大幅度的功率输出；一个风力发电机为三相交流发电机，包括一个固定的框架，机械轴承和一个定子和一个转子，及磁性元件；风力发电机安装于汽车上部或者下部。
可见光-红外波段吸收的非晶薄膜太阳能电池，该电池包括：衬底，在衬底上通过磁控溅射方法生成的二个串联的薄膜太阳能子电池。所说的二个串联的薄膜太阳能子电池是由依次排列生成在衬底上的吸收红外波段的非晶碲镉汞薄膜子电池和吸收可见光波段的非晶硅薄膜子电池组成。在非晶硅薄膜子电池的顶层上生成有透明导电的ITO防反射层。最大优点是：拓宽了太阳光谱从可见-红外波段的吸收；其次，薄膜电池采用非晶材料，制备工艺简单，造价低廉，同时不受衬底生长条件的限制，可以选择价格低廉的衬底，能够降低电池的制造成本。
钒钛太阳能电池，其特征在于由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分为并接连接方式；光-热转换部分：将提钒尾渣与通常陶瓷原料混合，提钒尾渣35％的重量，混入纤维材料以滚压或半干压方法成型为厚度3.2mm，投影面积不少于0.1平方米素坯板，经干燥、以1100℃的温度烧成为钒钛黑瓷平板，将两块平板平行相隔一定距离，两端设置进出通道口和端头板，四周和中间衬板等各接合部之间以胶粘剂或烧成温度低于钒钛黑瓷的结合材料封接，经固化或烧成得到钒钛黑瓷大尺寸中空板，将比中空板尺寸略大的玻璃平板放在耐热凹模上加热，加压使玻璃板随模下凹，将中空板经预热置于玻璃上，调节温度、压力使玻璃板与空中板封接，也可采用将玻璃板先成型再封接的办法，将玻璃板与中空板间形成的空腔抽真空封闭；热-电转换部分：使用容易获取的钛酸锶为原料，用精密超薄的薄膜技术，钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子，其具体步骤为：a、铌-柠檬酸乙二醇溶液制备：将氧化铌置于氢氟酸中，于76℃下搅拌使其充分溶解形成氧化铌溶液，向溶液中滴加氨水形成白色氢氧化铌沉淀物，陈化5.5小时；过滤后，取沉淀物用3.5％的稀氨水洗涤，于真空中脱水干燥；将干燥后的沉淀物于71℃下溶解于柠檬酸的乙二醇溶液中并充分搅拌，得铌-柠檬酸乙二醇溶液；b、掺铌钛酸锶前驱液的制备：按摩尔比Sr↑[2+]∶Ti↑[4+]∶Nb↑[5+]＝1∶1-x∶x，x＝0.1～0.005，分别量取乙酸锶、钛酸丁酯以及a步中制备的铌-柠檬酸乙二醇溶液；将乙酸锶溶于乙酸中形成溶液A；向钛酸丁酯中先滴加Ti↑[4+]离子摩尔量0.95倍以上的乙酰丙酮，然后再加入乙二醇甲醚溶剂形成溶液B；溶液A、B混合后，搅拌均匀，再向其中加入铌-柠檬酸乙二醇溶液并搅拌均匀形成混合溶液；向混合溶液中加入乙二醇和丙三醇，乙二醇和丙三醇的比例为3.5∶1，加入的总量为使溶液浓度至Sr↑[2+]离子0.15～0.40摩尔/升的量，并搅拌均匀，形成掺铌钛酸锶前驱液；c、热分解与烧结：将b步的掺铌钛酸锶前驱液涂覆在基片上，经热分解处理后，再进行烧结成相处理；将已产生电子的厚度为0.4nm的钛酸锶超薄薄膜夹在两片绝缘体钛酸锶中间，形成如三明治的结构，使电子成功地滞留其中，薄膜为3-5层；动力蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二极管。
驱动装置包括燃油发动机、变速箱、离合器、传动件动力转换器和电动机控制器，燃油发动机、变速箱、离合器安装于车架上；传动件包括万向节、传动轴和传动齿；离合器包括二个分离合器，一个是燃油发动机分离合器，另一个是直流电动机分离合器，直流电动机连直流电动机分离合器，燃油发动机连燃油发动机分离合器；动力蓄电池通过电动机控制器于直流电动机相连，动力蓄电池输出端通过电动机控制器与直流电动机相连；动力蓄电池平时也可以用220伏的交流充电器充电。
四、附图说明
图1为一种风能、可见光-红外太阳能电动燃油混合动力汽车结构原理图。
图2为钒钛太阳能电池结构原理图。
五、具体实施方式
下面结合附图进一步说明：在图1中1为太阳能电池组；2为车壳；3为车轮；4为动力蓄电池；5为车架；6为动力转换器；7为离合器；8为直流电动机；9为燃油发动机；10为变速箱；11为风能发电机。
在图2中，1为太阳光；2为太阳能电池输出端；3为光-热转换部分；4为热-电转换部分。
一种风能、可见光--红外太阳能电动燃油混合动力汽车，它包括车架、车壳、车轮、汽车电路总成、驱动装置，车壳上安有风能发电机、太阳能电池组，风能发电机、可见光-红外太阳能电池、钒钛太阳能电池并联。在车架上装有直流电动机和动力蓄电池。风力发电机采用螺旋涡轮式叶片，通过利用从汽车运动的动能，风力涡轮机将会有一个持续大幅度的功率输出；一个风力发电机为三相交流发电机，包括一个固定的框架，机械轴承和一个定子和一个转子，及磁性元件；风力发电机安装于汽车上部或者下部。
本发明的工作方式是：当使用燃油作动力时，将装在驾驶室内的总电源转换开关切换。使动力转换器6切换到燃油档，这时燃油发动机工作，燃油发动机分离合器咬合(此时直流电动机分离合器处于脱开状态)，并把动力传到变速箱10，进而驱动万向节、传动轴、传动齿工作，从而驱动车轮转动，使得车子行走。
当要使用动力蓄电池作动力时，将装在驾驶室内的总电源转换开关切换，使动力转换器切换动力蓄电池档，这时直流电动机工作，电动机分离合器咬合(此时燃油发动机分离合器处于脱开状态)，并把动力传到变速箱，驱动万向节、传动轴、传动齿工作，进而驱动车轮转动，使得车子行走。

Claims (1)

1.一种风能、可见光-红外太阳能电动燃油混合动力汽车，其特征在于包括车架、车壳、车轮、汽车电路总成、驱动装置，车壳上安有风力发电机、太阳能电池组，在车架上装有直流电动机和动力蓄电池；可见光-红外波段非晶薄膜太阳能电池、钒钛太阳能电池并联接动力蓄电池；
风力发电机采用螺旋涡轮式叶片，通过利用从汽车运动的动能，风力涡轮机将会有一个持续大幅度的功率输出；风力发电机为三相交流发电机，包括一个固定的框架，机械轴承和一个定子和一个转子，及磁性元件；风力发电机安装于汽车上部或者下部；
可见光一红外波段非晶薄膜太阳能电池，该电池包括：衬底，在衬底上通过磁控溅射方法生成的二个串联的薄膜太阳能子电池；所说的二个串联的薄膜太阳能子电池是由依次排列生成在衬底上的吸收红外波段的非晶碲镉汞薄膜子电池和吸收可见光波段的非晶硅薄膜子电池组成；在非晶硅薄膜子电池的顶层上生成有透明导电的ITO防反射层；
钒钛太阳能电池，由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分为并接连接方式；光-热转换部分：将提钒尾渣与陶瓷原料混合，提钒尾渣35％的重量，混入纤维材料以滚压或半干压方法成型为厚度3.2mm，投影面积不少于0.1平方米素坯板，经干燥、以1100℃的温度烧成为钒钛黑瓷平板，将两块平板平行相隔一定距离，两端设置进出通道口和端头板，四周和中间衬板各接合部之间以胶粘剂或烧成温度低于钒钛黑瓷的结合材料封接，经固化或烧成得到钒钛黑瓷大尺寸中空板，将比中空板尺寸略大的玻璃板放在耐热凹模上加热，加压使玻璃板随模下凹，将中空板经预热置于玻璃板上，调节温度、压力使玻璃板与中空板封接；热-电转换部分：使用容易获取的钛酸锶为原料，用薄膜技术，钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子，其具体步骤为：a、铌-柠檬酸乙二醇溶液制备：将氧化铌置于氢氟酸中，于76℃下搅拌使其充分溶解形成氧化铌溶液，向溶液中滴加氨水形成白色氢氧化铌沉淀物，陈化5.5小时；过滤后，取沉淀物用3.5％的稀氨水洗涤，于真空中脱水干燥；将干燥后的沉淀物于71℃下溶解于柠檬酸的乙二醇溶液中并充分搅拌，得铌-柠檬酸乙二醇溶液；b、掺铌钛酸锶前驱液的制备：按摩尔比Sr↑[2+]∶Ti↑[4+]∶Nb↑[5+]＝1∶1-x∶x，x＝0.1～0.005，分别量取乙酸锶、钛酸丁酯以及a步中制备的铌-柠檬酸乙二醇溶液；将乙酸锶溶于乙酸中形成溶液A；向钛酸丁酯中先滴加Ti↑[4+]离子摩尔量0.95倍以上的乙酰丙酮，然后再加入乙二醇甲醚溶剂形成溶液B；溶液A、B混合后，搅拌均匀；再向其中加入铌-柠檬酸乙二醇溶液并搅拌均匀形成混合溶液；向混合溶液中加入乙二醇和丙三醇，乙二醇和丙三醇的比例为3.5∶1，加入的总量为使溶液浓度至Sr↑[2+]离子0.15～0.40摩尔/升的量，并搅拌均匀，形成掺铌钛酸锶前驱液；c、热分解与烧结：将b步的掺铌钛酸锶前驱液涂覆在基片上，经热分解处理后，再进行烧结成相处理；将已产生电子的厚度为0.4nm的钛酸锶超薄薄膜夹在两片绝缘体钛酸锶中间，形成如三明治的结构，使电子成功地滞留其中，薄膜为3-5层；动力蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二极管；
驱动装置包括燃油发动机、变速箱、离合器、传动件、动力转换器和电动机控制器，燃油发动机、变速箱、离合器安装于车架上；传动件包括万向节、传动轴和传动齿；离合器包括二个分离合器，一个是燃油发动机分离合器，另一个是直流电动机分离合器，直流电动机连直流电动机分离合器，燃油发动机连燃油发动机分离合器；动力蓄电池通过电动机控制器与直流电动机相连，动力蓄电池输出端通过电动机控制器与直流电动机相连；动力蓄电池平时也可以用220伏的交流充电器充电。
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