RO129493A2 - Microgenerator termoelectric - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un microgenerator termoelectric utilizat în domeniul monitorizării medicale a parametrilor fiziologici, alimentarea sistemelor wireless şi alimentarea sistemelor micro-electro- mecanice, pentru care sunt necesare puteri de 1...10 μW. Microgeneratorul conform invenţiei este alcătuit dintr-o placă suport () din sticlotextolit, în care se montează două termocupluri alcătuite din nişte pastile (), în care două pastile () sunt realizate din CaLaMnO, fiind semiconductoare de tipsub formă de disc, iar celelalte două pastile () sunt realizate din CaCoO, fiind semiconductoare de tipsub formă de disc, şi un set de conectori () electrici din Ag, depuşi prin serigrafie, un conector () pentru înserierea termocuplurilor şi nişte conectori () pentru culegerea tensiunii electrice.

Description

Invenția se refera la un microgenerator termoelectric utilizat in domeniul monitorizării medicale a parametrilor fiziologici, alimentarea sistemelor wireless si alimentarea sistemelor micro-electro-mecanice, pentru care sunt necesare puteri de 1-10 pW.

Se cunosc microgeneratoare termoelectrice bazate pe Bi₂Te₃ semiconductor de tip n si Sb₂Te₃ semiconductor de tip p care prezintă dezavantajele ca sunt toxice si nu pot opera la temperaturi înalte datorita descompuneriim vaporizarii sau topirii la temperaturi înalte.[1,2]

Problema tehnica pe care o rezolva invenția consta in realizarea unui microgenerator termoelectric care utilizează ca materiale termoelectrice oxizi semiconductori care permit operarea atat la temperaturi joase cat si la temperaturi înalte si nu prezintă toxicitate.

Microgeneratorul termoelectric conform invenției, înlătură dezavantajele menționate, prin aceea ca este alcătuit dintr-o placa suport din sticlotextolit, in care se montează 2 termocuple alcătuite din pastile si anume doua termocuple din Ca₀₉₂Lao,ioMn0₃ semiconductor de tip n sub forma de disc cu dimensiunile de 03,8 mm si grosime g=1,8 mm si 2 termocuple din Ca₃Co₄O₉ semiconductor de tip p sub forma de disc cu dimensiunile 03,8 mm si grosime g=1,8 mm si un set de conectori electrici din Ag si depuși prin serigrafie, conectorul pentru inserierea termocuplelor si conectorii pentru culegerea tensiunii electrice; caracteristici tehnice: tensiunea generata de microgenerator este de 2000-11000 pV pentru un domeniu de diferente de temperatura cuprins intre 5-21 °C rezultând un coeficient Seebeck per cuplu de ~330 pV/K, rezistenta interna 2-6 Ω, domeniul de puteri generate de microgenerator este de 1-9,5 pW pentru domeniul de diferente de temperatura cuprins intre 5-35°C.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

• Eficiente, peste 100000 ore de operare in regim constant, sunt silențioase in operare, nu au parti mecanice in mișcare iar mentenanta este redusa;

• Structura simple si compacta;

• Dimensiuni si masa reduse;

• Capabile sa opereze la temperaturi .intre 300-1000 K;

• Necesare pentru aplicații la distanta ca surse de putere in zone rurale unde sunt limitări de electricitate sau unde electricitatea lipsește;

• Ecologice, nu poluează mediul înconjurător;

• Nu depind de poziționare si sunt surse flexibile de putere [3],

Se da in continuare un exemplu de realizare a invenției in legătură cu Fig.1,..2, care reprezintă:

Figura 1. Vedere ansamblu microgenerator termoelectric conform invenție:

Figura 2. Caracteristica tensiune electrica a microgeneratorului in funcție de diferența de temperatura si rezistenta de sarcina conform invenției,

Figura 3. Caracteristica putere electrica funcție de diferența de temperatura a microgeneratorului conform invenției

Microgeneratorul termoelectric conform invenției Fig. 1, este alcătuit dintr-o placa suport (1) din sticlotextolit, in care se montează 2 termocuple alcătuite din pastilele (2) si (3) respectiv (2’) si (3’) si anume doua termocuple (2), (2’) din Cao_]92Lao,ioMn0₃ semiconductor de tip n sub forma de disc cu dimensiunile de 03,8 mm si grosime g=1,8 mm si 2 termocuple (3), (3’) din Ca₃Co₄O₉ semiconductor de tip p sub forma de disc cu dimensiunile 03,8 mm si grosime g=1,8 mm si un set de conectori electrici din Ag: (4) si (4’) depuși prin serigrafie, conectorul (4) pentru inserierea termocuplelor si conectorii pentru culegerea tensiunii electrice (5) si (5’).

ζ* *· (-

3 -II- 2(^

Principiul de funcționare al microgeneratorului termoelectric este bazat pe efectul Seebeck in care purtătorii de sarcina dintr-un material sunt transportați sub influenta unui flux de căldură ce il parcurge. Materialele termoelectrice utilizate pentru termocuple sunt materiale oxidice semiconductor de tip n Cao,92Lao,ioMn0₃ si semiconductor de tip p Ca₃Co40₉ si care funcționează pana la temperaturi de 1000 K Prin realizarea unui sistem de pastile din materiale semiconductoare cu coeficienți Seebeck cat mai mari, de tip p si n si prin așezarea lor in serie

Conform Figurii 2 tensiunea generata de microgenerator este de 2000-11000 pV pentru un domeniu de diferente de temperatura cuprins intre 5-21 °C rezultând un coeficient Seebeck per cuplu de ~330 pV/K, rezistenta interna 2-6 Ω

Conform Figurii 3, domeniul de puteri generate de microgenerator este de 1-9,5 pW pentru domeniul de diferente de temperatura cuprins intre 5-35°C.

Claims (1)

1. Revendicare

   Microgeneratorul termoelectric conform invenției, caracterizat prin aceea ca este alcătuit dintr-o placa suport (1) din sticlotextolit, in care se montează 2 termocuple alcătuite din pastilele (2) si (3) respectiv (2’) si (3’) si anume doua termocuple (2), (2’) din Ca₀,92Lao,ioMn03 semiconductor de tip n sub forma de disc cu dimensiunile de 03,8 mm si grosime g=1,8 mm si 2 termocuple (3), (3’) din Ca₃Co4O₉ semiconductor de tip p sub forma de disc cu dimensiunile 03,8 mm si grosime g=1,8 mm si un set de conectori electrici din Ag: (4) si (4’) depuși prin serigrafie, conectorul (4) pentru inserierea termocuplelor si conectorii pentru culegerea tensiunii electrice (5) si (5’).; caracteristici tehnice: tensiunea generata de microgenerator este de 200011000 pV pentru un domeniu de diferente de temperatura cuprins intre 5-21 °C rezultând un coeficient Seebeck per cuplu de -330 pV/K, rezistenta interna 2-6 Ω, domeniul de puteri generate de microgenerator este de 1-9,5 pW pentru domeniul de diferente de temperatura cuprins intre 5-35°C.