CN105427913B - 一种基于pzt下的动态型同位素电池及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种基于PZT下的动态型同位素电池，包括热源结构、换能结构、散热器和惰性气体管道；热源结构包括热源腔体和热源装置，热源腔体包括热源腔体外壳、热反射层和气动单向阀，热源装置包括放射源、导热筒和防辐射层，热源装置被封装并固定于热源腔体内；换能结构包括活动式尖端喷嘴、圆柱状腔体和PZT换能组件，PZT换能组件固定于圆柱状腔体内，PZT换能组件通过导线与电池正、负极连接，活动式尖端喷嘴安装于圆柱状腔体顶部的气流入口端；热源结构和换能结构通过惰性气体管道首尾相连，散热器安装于惰性气体管道壁外表面。它突破了传统动态型同位素电池的技术研发瓶颈、能量转换效率高、寿命长、适用性强、清洁环保。

Description

一种基于PZT下的动态型同位素电池及其制备方法

技术领域

本发明属于同位素电池领域，具体涉及一种基于PZT下的动态型同位素电池；本发明还涉及一种基于PZT下的动态型同位素电池的制备方法。

背景技术

原子核成分（或能态）自发地发生变化，同时放射出射线的同位素称为放射性同位素。放射性同位素电池，简称同位素电池，正是直接利用放射性同位素衰变释放出射线所具有的电能或是利用换能器件将放射性同位素衰变释放出射线的能量转换成电能，并将电能输出，从而达到供电目的。由于同位素电池具有服役寿命长、环境适应性强、工作稳定性好、无需维护、小型化等优点，目前已在军事国防、航天航海、极地探测、生物医疗、电子工业等重要领域被广泛应用。

同位素电池首先由英国物理学家Henry Mosley于1913年提出，而有关同位素电池的研究主要集中在过去的50年里，其大致可分为四类：①静态辐射热转换方式同位素电池的研究；②动态热电转换机制（动态型）同位素电池的研究；③辐射伏特效应同位素电池的研究；④其他辐射效应转换机制同位素电池的研究。上述四类同位素电池的研究结果表明，能量转换效率低仍是目前同位素电池的共性所在。静态辐射热转换方式同位素电池的发展主要得益于国家层面的研究开发，特别是温差式热电转换机制同位素电池的设计与制造目前在美国已日趋完善，但目前静态辐射热转换方式同位素电池的热电转换效率仍较低，仅为4%～8%，导致其使用区域大幅减小、民用化过程较为困难。辐射伏特效应同位素电池以半导体材料为换能单元，可实现同位素电池器件小型化，扩大了同位素电池的应用范围，且随着材料科学的飞速发展取得了一定的研究成效，但辐射伏特效应同位素电池存在长期辐照下半导体材料性能退化的问题，降低了辐射伏特效应同位素电池的使用寿命。与静态辐射热转换方式同位素电池和辐射伏特效应同位素电池相比，动态型同位素电池具有较高的能量转换效率，使其成为目前同位素电池的重要研究方向，但传统动态型同位素电池存在高速运转部件润滑困难、高速转动产生的惯性矢量影响系统稳定性等技术瓶颈。本发明提出的一种基于PZT下的动态型同位素电池可突破传统动态型同位素电池存在的上述技术瓶颈，同时有效提升动态型同位素电池的能量转换效率。

发明内容

为了克服传统动态型同位素电池存在的高速运转部件润滑困难、高速转动产生的惯性矢量影响系统稳定性等问题，本发明的第一目的在于提供一种能量转换效率高、输出功率大、工作稳定性强的基于PZT下的动态型同位素电池。本发明的另一目的在于提供一种基于PZT下的动态型同位素电池的制备方法。

实现本发明第一目的所提出的一种基于PZT下的动态型同位素电池：包括热源结构、换能结构、散热器和惰性气体管道；热源结构包括热源腔体和热源装置，热源腔体包括热源腔体外壳，热源腔体外壳内表面设有热反射层，热源腔体外壳两端渐变收缩并装配气动单向阀，热源装置包括设有夹层的导热筒，导热筒夹层内装放射源，导热筒内、外壁均设有防辐射层，热源装置被封装于热源装置外壳内，热源装置外壳外表面均匀设有三个固定支架，热源装置利用螺丝通过固定支架固定于热源腔体外壳上，热源装置中间设有通孔；换能结构包括活动式尖端喷嘴、圆柱状腔体和PZT换能组件，圆柱状腔体包括耐高温筒体，PZT换能组件包括悬臂梁支架和固定于悬臂梁支架上的PZT元件，悬臂梁支架固定于耐高温筒体内，PZT换能组件电学输出电极通过导线与电池正极、电池负极连接，圆柱状腔体顶部的气流入口端装配活动式尖端喷嘴；热源腔体的气流出口端与圆柱状腔体的气流入口端通过惰性气体管道封接，圆柱状腔体的气流出口端与热源腔体的气流入口端通过惰性气体管道封接，并充入惰性气体，惰性气体在热源腔体、圆柱状腔体和惰性气体管道内形成气流循环；散热器固定安装于圆柱状腔体气流出口端和热源腔体气流入口端之间的惰性气体管道壁外表面。

PZT元件包括第一绝缘衬底、金属层、第二绝缘衬底和陶瓷层，金属层的一端和陶瓷层的一端分别设有PZT元件电学输出电极；悬臂梁支架固定于耐高温筒体内壁，悬臂梁支架设有十六个垂直耐高温筒体的悬臂梁，悬臂梁支架自上而下设有四个悬臂梁层，每个悬臂梁层均匀设有四个长度相同的悬臂梁，自上而下悬臂梁层内的悬臂梁长度依次减小，且相邻两个悬臂梁层内悬臂梁顺时针方向的相错夹角为22.5°；每个悬臂梁上表面均固定设有与悬臂梁长度相当的PZT元件。

根据实际工作环境的要求，可增加固定支架的数量；根据实际应用时输出电压电流的需求，可调整放射源的剂量大小，可增减悬臂梁支架所含悬臂梁层的数目及每个悬臂梁层内所含悬臂梁的数目，可根据悬臂梁层的数目调整相邻两个悬臂梁层内悬臂梁顺时针方向的相错夹角，相邻两个悬臂梁层内悬臂梁顺时针方向的相错夹角为90°除以悬臂梁层的数目，可选择串联、并联或串并联结合的方式将PZT元件用导线连接，以满足具体参数要求。

热源腔体外壳、热源装置外壳、固定支架、螺丝、耐高温筒体、悬臂梁支架和惰性气体管道壁的材质相同，可以是316不锈钢、304不锈钢或310不锈钢；热反射层的材质可以是Al₂O₃；防辐射层的材质可以是钽合金、铅薄膜、有机玻璃和铁复合材料、树脂和纳米铅复合材料或树脂和纳米硫酸铅复合材料；导热筒的材质可以是BN；放射源可以是α放射源：Am-241、Po-210、Pu-238或Pu-238氧化物，也可以是β放射源：H-3、Ni-63、Pm-147、Sr-90、Sm-151或C-14；气动单向阀可采用JKT-420Mpa气动单向阀；活动式尖端喷嘴可采用槽缝式吹风喷嘴或CC/C扇形喷嘴；导线可采用GN500镀镍铜芯高耐火绝缘导线；电池正极、电池负极和PZT元件电学输出电极材质相同，可以是金属Au、Pd、Pt、Al、Cu、Ni或Ti；散热器可以为石墨散热器或超导热管；惰性气体可以是Ar或Ne；第一绝缘衬底和第二绝缘衬底的材质相同，可以是SiO₂、硅胶或环氧树脂；金属层可以是Au、Pd、Pt、Al、Cu、Ni或Ti薄膜；陶瓷层的材质可以是PbZrTiO₃。

实现本发明另一目的所提出的一种基于PZT下的动态型同位素电池的制备方法，包括制备源结构、制备换能结构和组装电池结构；具体步骤如下：

（1）制备热源结构

a、加热淬火耐高温不锈钢制作成设计形状的热源腔体外壳；

b、在热源腔体外壳内表面涂刷热反射层材料制备热反射层；

c、用耐高温不锈钢锻造固定支架，将固定支架焊接于热源装置外壳外表面；

d、用螺丝通过固定支架将热源装置固定于热源腔体外壳上；

e、在热源腔体外壳两端装配气动单向阀。

（2）制备换能结构

a、制作第一绝缘衬底，在第一绝缘衬底上表面采用溅射方法制备金属薄膜作为金属层；

b、制作第二绝缘衬底，在第二绝缘衬底上表面采用溶胶凝胶法制作PZT作为陶瓷层；

c、用粘结剂将第二绝缘衬底下表面与金属层上表面粘结，并分别在金属层一端和陶瓷层的一端光刻溅射金属材料制备PZT元件电学输出电极；

d、用耐高温不锈钢制作设计形状的悬臂梁支架，用粘结剂将制作好的PZT元件按长度大小依次粘结固定于相应悬臂梁上表面，用导线将PZT元件以串联方式连接，制成PZT换能组件电学输出电极，形成PZT换能组件；

e、加热淬火耐高温不锈钢制作成设计形状的耐高温筒体，将PZT换能组件焊接于耐高温筒体内壁，用导线将PZT换能组件电学输出电极与电池正极、电池负极连接；

f、分别在耐高温筒体顶部和底部焊接耐高温不锈钢板，制成圆柱状腔体，在圆柱状腔体顶部和底部的耐高温不锈钢板中心处打孔，作为圆柱状腔体的气流入口端和气流出口端，并在圆柱状腔体的气流入口端装配活动式尖端喷嘴。

（3）组装电池结构

a、将热源腔体的气流出口端与圆柱状腔体的气流入口端通过惰性气体管道对接，对接时，以橡胶垫圈为垫片，采用外加固定结构进行装配；

b、将圆柱状腔体的气流出口端与热源腔体的气流入口端通过惰性气体管道对接，对接时，以橡胶垫圈为垫片，采用外加固定结构进行装配，并充入惰性气体；

c、在圆柱状腔体气流出口端与热源腔体气流入口端之间的惰性气体管道壁外表面固定安装散热器。

上述步骤（1）b中还可以在热源腔体外壳内表面采用溅射方法制备热反射层；上述步骤（2）a中还可以在第一绝缘衬底上表面采用蒸发或电镀方法制备金属层。上述步骤（2）c还可以采用蒸发或电镀方法制备PZT元件电学输出电极，并通过腐蚀或剥离方法来实现金属电极图形化。

本发明所依据的原理：放射性同位素发生衰变时所释放出的射线入射到换能单元中，射线的能量转化为热能，通过高导热系数材料将换能单元中的热能传递给换能器件（热电元件、热机、涡轮机）实现热能向电能的转化，释能后的惰性气体回到热源腔体，被热源装置再次加热形成闭式循环。同理，本发明所提到一种基于PZT下动态热电转换机制同位素电池实现电学输出的过程可以描述为：放射性同位素衰变时释放出的射线与导热筒和防辐射层作用产生热能；利用导热筒和防辐射层所具有的热能加热耐高温腔体中的惰性气体使其膨胀并形成高速气流；高速气流直接作用于PZT换能组件实现高速气流所具有的机械能向电能转化；惰性气体通过散热器降温后经气动单向阀流回热源腔体被再次加热，进而形成稳定的气流循环。

本发明提供的同位素电池通过采用PZT作为换能元件，有效突破了传统动态型同位素电池产品化的技术瓶颈，具有清洁环保、寿命长、适用性强、能量转换效率高、易于实现的特点，可长时间工作于深空深海与极地探测领域。与现有技术相比，本发明主要有益效果如下：

1、本发明采用压电效应为发电机理，突破了传统动态型同位素电池局限于热机或涡轮机发电模式下所产出的高速运转部件润滑困难、高速转动产生的惯性矢量影响系统稳定性的技术瓶颈，对新一代动态型同位素电池研究具有借鉴价值。

2、本发明采用PZT为换能元件，其具有绿色环保、廉价高效、容易制备、输出功率高的特点。

3、本发明采用级联式PZT换能组件装配方式，较大限度地提高了动态型同位素电池的能量转化效率。

附图说明

图1为一种基于PZT下的动态型同位素电池的结构示意图；

图2为热源结构的径向截面图；

图3为PZT换能组件的轴向截面图；

图4为PZT换能组件的俯视图；

图5至图18为一种基于PZT下的动态型同位素电池的制作工艺流程图。

图中：1-热源腔体，2-热源腔体外壳，3-热反射层，4-热源装置外壳，5-防辐射层，6-导热筒，7-放射源，8-固定支架，9-螺丝，10-通孔，11-气动单向阀，12-活动式尖端喷嘴，13-圆柱状腔体，14-耐高温筒体，15-PZT换能组件电学输出电极，16-悬臂梁支架，17-PZT元件，18-导线，19-电池正极，20-电池负极，21-散热器，22-惰性气体管道，23-惰性气体管道壁，24-惰性气体，25-第一绝缘衬底，26-金属层，27-第二绝缘衬底，28-陶瓷层，29-PZT元件电学输出电极。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。同位素电池实施例；参见图1，一种基于PZT下的动态型同位素电池，包括热源结构、换能结构、散热器21和惰性气体管道22；热源结构包括热源腔体1和热源装置，热源腔体1包括热源腔体外壳2，热源腔体外壳2内表面设有热反射层3，热源腔体外壳2两端渐变收缩并装配气动单向阀11，热源装置包括设有夹层的导热筒6，导热筒6夹层内装放射源7，导热筒6内、外壁均设有防辐射层5，热源装置被封装于热源装置外壳4内，热源装置利用螺丝9通过固定支架8固定于热源腔体外壳2上，热源装置中间设有通孔10；换能结构包括活动式尖端喷嘴12、圆柱状腔体13和PZT换能组件，圆柱状腔体13包括耐高温筒体14，PZT换能组件包括悬臂梁支架16和固定于悬臂梁支架16上的PZT元件17，悬臂梁支架16固定于耐高温筒体14内，PZT换能组件电学输出电极15通过导线18与电池正极19、电池负极20连接，圆柱状腔体13顶部的气流入口端装配活动式尖端喷嘴12；热源腔体1的气流出口端与圆柱状腔体13的气流入口端通过惰性气体管道22封接，圆柱状腔体13的气流出口端与热源腔体1的气流入口端通过惰性气体管道22封接，并充入惰性气体24，惰性气体24在热源腔体1、圆柱状腔体13和惰性气体管道22内形成气流循环，箭头为惰性气体24的流动方向；散热器21固定安装于圆柱状腔体13气流出口端和热源腔体1气流入口端之间的惰性气体管道壁23外表面。

参见图2，热源装置外壳4外表面均匀设有三个固定支架8，热源装置利用螺丝9通过固定支架8固定于热源腔体外壳2上，热源装置中间设有通孔10。

参见图3，PZT元件包括自下而上依次设置的第一绝缘衬底25、金属层26、第二绝缘衬底27和陶瓷层28，金属层26的一端和陶瓷层28的一端分别设有PZT元件电学输出电极29；悬臂梁支架16自上而下设有四个悬臂梁层，且自上而下悬臂梁长度依次减小；PZT元件通过悬臂梁支架16垂直固定于耐高温筒体14内。

参见图4，悬臂梁支架16固定于耐高温筒体14内壁；悬臂梁支架16设有十六个垂直耐高温筒体14的悬臂梁，每个悬臂梁层均匀设有四个长度相同的悬臂梁，相邻两个悬臂梁层内的悬臂梁顺时针方向相错夹角为22.5°；每个悬臂梁上表面均固定设有与悬臂梁长度相当的PZT元件17。

热源腔体外壳2、热源装置外壳4、固定支架8、螺丝9、耐高温筒体14、悬臂梁支架16和惰性气体管道壁23的材质相同，均为316不锈钢；热反射层3的材质是Al₂O₃；防辐射层5的材质是钽合金；导热筒6的材质是BN；放射源7是α放射源Am-241；气动单向阀11采用JKT-420Mpa气动单向阀；活动式尖端喷嘴12采用槽缝式吹风喷嘴；导线18采用GN500镀镍铜芯高耐火绝缘导线；电池正极19、电池负极20和PZT元件电学输出电极29材质相同，均为金属Pt；散热器21为石墨散热器；惰性气体24为Ar；第一绝缘衬底25和第二绝缘衬底27的材质相同，均为SiO₂；金属层26为Pt薄膜；陶瓷层28的材质为PbZrTiO₃。

同位素电池制备方法实施例；一种基于PZT下的动态型同位素电池的制备方法，具体步骤如下：

（1）制备热源结构

a、参见图5，加热淬火316不锈钢制作成设计形状的热源腔体外壳2；

b、参见图6，在热源腔体外壳2内表面涂刷Al₂O₃制备热反射层3；

c、参见图7：用316不锈钢锻造固定支架8，将固定支架8焊接于热源装置外壳4外表面；

d、参见图8，用螺丝9通过固定支架8将热源装置固定于热源腔体外壳2上；

e、参见图9，在热源腔体外壳2两端装配JKT-420MPa气动单向阀11。

（2）制备换能结构

a、参见图10，用SiO₂基片制作第一绝缘衬底25，在第一绝缘衬底25上表面采用溅射方法制备金属Pt薄膜作为金属层26；

b、参见图11，用SiO₂基片制作第二绝缘衬底27，在第二绝缘衬底27上表面采用溶胶凝胶法合成PbZrTiO₃作为陶瓷层28；

c、参见图12，用环氧树脂粘结剂将第二绝缘衬底27下表面与金属层26上表面粘结，并分别在金属层26的一端和陶瓷层28的一端光刻溅射金属Pt制备PZT元件电学输出电极29；

d、参见图13，用316不锈钢制作设计形状的悬臂梁支架16，用环氧树脂粘结剂将PZT元件17按长度大小依次粘结固定于相应悬臂梁上表面，用GN500镀镍铜芯高耐火绝缘导线将PZT元件17以串联方式连接，制成PZT换能组件电学输出电极15，形成PZT换能组件；

e、参见图14，加热淬火316不锈钢制作成设计形状的耐高温筒体14，将PZT换能组件焊接于耐高温筒体14内壁，用GN500镀镍铜芯高耐火绝缘导线18将PZT换能组件电学输出电极15与电池正极19、电池负极20连接；

f、参见图15，分别在耐高温筒体14顶部和底部焊接316不锈钢板，制成圆柱状腔体13，在圆柱状腔体13顶部和底部的316不锈钢板中心处打孔，作为圆柱状腔体13的气流入口端和气流出口端，并在圆柱状腔体13的气流入口端装配活动式尖端喷嘴12。

（3）组装电池结构

a、参见图16，将热源腔体1的气流出口端与圆柱状腔体13的气流入口端通过惰性气体管道22对接，对接时，以橡胶垫圈为垫片，采用外加固定结构进行装配；

b、参见图17：将圆柱状腔体13的气流出口端与热源腔体1的气流入口端通过惰性气体管道22对接，对接时，以橡胶垫圈为垫片，采用外加固定结构进行装配，并充入Ar作为惰性气体24；

c、参见图18 ：在圆柱状腔体13气流出口端与热源腔体1气流入口端之间的惰性气体管道壁23外表面固定安装散热器21。

Claims (7)

1.一种基于PZT下的动态型同位素电池，其特征在于：其包括热源结构、换能结构、散热器（21）和惰性气体管道（22）；热源结构包括热源腔体（1）和热源装置，热源腔体（1）包括热源腔体外壳（2），热源腔体外壳（2）内表面设有热反射层（3），热源腔体外壳（2）两端渐变收缩并装配气动单向阀（11），热源装置包括设有夹层的导热筒（6），导热筒（6）夹层内装放射源（7），导热筒（6）内、外壁均设有防辐射层（5），热源装置被封装于热源装置外壳（4）内，热源装置外壳（4）外表面均匀设有三个固定支架（8），热源装置利用螺丝（9）通过固定支架（8）固定于热源腔体外壳（2）上，热源装置中间设有通孔（10）；换能结构包括活动式尖端喷嘴（12）、圆柱状腔体（13）和PZT换能组件，圆柱状腔体（13）包括耐高温筒体（14），PZT换能组件包括悬臂梁支架（16）和固定于悬臂梁支架（16）上的PZT元件（17），悬臂梁支架（16）固定于耐高温筒体（14）内，PZT换能组件电学输出电极（15）通过导线（18）与电池正极（19）、电池负极（20）连接，圆柱状腔体（13）顶部的气流入口端装配活动式尖端喷嘴（12）；热源腔体（1）的气流出口端与圆柱状腔体（13）的气流入口端通过惰性气体管道（22）封接，圆柱状腔体（13）的气流出口端与热源腔体（1）的气流入口端通过惰性气体管道（22）封接，并充入惰性气体（24），惰性气体（24）在热源腔体（1）、圆柱状腔体（13）和惰性气体管道（22）内形成气流循环；散热器（21）固定于圆柱状腔体（13）气流出口端和热源腔体（1）气流入口端之间的惰性气体管道壁（23）外表面。

2.如权利要求1所述的一种基于PZT下的动态型同位素电池，其特征在于：悬臂梁支架（16）固定于耐高温筒体（14）内壁，悬臂梁支架（16）设有十六个垂直耐高温筒体（14）的悬臂梁，悬臂梁支架（16）自上而下设有四个悬臂梁层，每个悬臂梁层均匀设有四个长度相同的悬臂梁，自上而下悬臂梁层内的悬臂梁长度依次减小，且相邻两个悬臂梁层内的悬臂梁顺时针方向相错夹角为22.5°；每个悬臂梁上表面均固定设有与悬臂梁长度相当的PZT元件（17）。

3.如权利要求2所述的一种基于PZT下的动态型同位素电池，其特征在于：PZT元件（17）包括自下而上依次设置的第一绝缘衬底（25）、金属层（26）、第二绝缘衬底（27）和陶瓷层（28），金属层（26）的一端和陶瓷层（28）的一端分别设有PZT元件电学输出电极（29）。

4.如权利要求3所述的一种基于PZT下的动态型同位素电池，其特征在于：第一绝缘衬底（25）和第二绝缘衬底（27）的材质相同，是SiO₂、硅胶或环氧树脂；金属层（26）是Au、Pd、Pt、Al、Cu、Ni或Ti薄膜；陶瓷层（28）的材质是PbZrTiO₃，PZT元件电学输出电极（29）材质是金属Au、Pd、Pt、Al、Cu、Ni或Ti。

5.如权利要求1至4任意一项所述的一种基于PZT下的动态型同位素电池，其特征在于：热源腔体外壳（2）、热源装置外壳（4）、固定支架（8）、螺丝（9）、耐高温筒体（14）、悬臂梁支架（16）和惰性气体管道壁（23）的材质相同，是316不锈钢、304不锈钢或310不锈钢；热反射层（3）的材质是Al₂O₃；活动式尖端喷嘴（12）是槽缝式吹风喷嘴或CC/C扇形喷嘴；电池正极（19）和电池负极（20）材质相同，是金属Au、Pd、Pt、Al、Cu、Ni或Ti；散热器（21）是石墨散热器或超导热管；惰性气体（24）是Ar或Ne。

6.如权利要求5所述的一种基于PZT下的动态型同位素电池，其特征在于：防辐射层（5）的材质是钽合金或者铅薄膜或者有机玻璃和铁复合材料或者树脂和纳米铅复合材料或者树脂和纳米硫酸铅复合材料；导热筒（6）的材质是BN；放射源（7）是α放射源：Am-241、Po-210、Pu-238或Pu-238氧化物，或者是β放射源：H-3、Ni-63、Pm-147、Sr-90、Sm-151或C-14。

7.一种基于PZT下的动态型同位素电池的制备方法，其特征在于：包括制备热源结构，制备换能结构和组装电池结构，具体步骤如下：

1）制备热源结构

a、加热淬火耐高温不锈钢制作成设计形状的热源腔体外壳（2）；

b、在热源腔体外壳（2）内表面涂刷或溅射热反射层材料制备热反射层（3）；

c、用耐高温不锈钢锻造固定支架（8），将固定支架（8）焊接于热源装置外壳（4）外表面；

d、用螺丝（9）通过固定支架（8）将热源装置固定于热源腔体外壳（2）上；

e、在热源腔体外壳（2）两端装配气动单向阀（11）；

2）制备换能结构

a、制作第一绝缘衬底（25），在第一绝缘衬底（25）上表面采用溅射方法、蒸发方法或电镀方法制备金属薄膜作为金属层（26）；

b、制作第二绝缘衬底（27），在第二绝缘衬底上表面采用溶胶凝胶法合成陶瓷层（28）；

c、用粘结剂将第二绝缘衬底（27）下表面与金属层（26）上表面粘结，并分别在金属层（26）的一端和陶瓷层（28）的一端采用溅射、蒸发或电镀方法制备PZT元件电学输出电极（29），通过光刻定义电极图形，采用腐蚀或剥离方法实现金属图形化；

d、用耐高温不锈钢制作设计形状的悬臂梁支架（16），用粘结剂将制作好的PZT元件（17）按长度大小依次粘结固定于相应悬臂梁上表面，用导线（18）将PZT元件（17）以串联方式连接，制成PZT换能组件电学输出电极（15），形成PZT换能组件；

e、加热淬火耐高温不锈钢制作成设计形状的耐高温筒体（14），将PZT换能组件焊接于耐高温筒体（14）内壁，用导线（18）将PZT换能组件电学输出电极（15）与电池正极（19）、电池负极（20）连接；

f、分别在耐高温筒体（14）顶部和底部焊接耐高温不锈钢板，制成圆柱状腔体（13），在圆柱状腔体（13）顶部和底部的耐高温不锈钢板中心处打孔，作为圆柱状腔体（13）的气流入口端和气流出口端，并在圆柱状腔体（13）的气流入口端装配活动式尖端喷嘴（12）；

3）组装电池结构

a、将热源腔体（1）的气流出口端与圆柱状腔体（13）的气流入口端通过惰性气体管道（22）对接，对接时，以橡胶垫圈为垫片，采用外加固定结构进行装配；

b、将圆柱状腔体（13）的气流出口端与热源腔体（1）的气流入口端通过惰性气体管道（22）对接，对接时，以橡胶垫圈为垫片，采用外加固定结构进行装配，并充入惰性气体（24）；

c、在圆柱状腔体（13）气流出口端与热源腔体（1）气流入口端之间的惰性气体管道壁（23）外表面固定安装散热器（21）。