[發(fā)明專利]一種蓄熱式熱電直接轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910072525.5
• 申請(qǐng)日: 2009-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN101604932A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周春良;鄭洪濤;張寶嶺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N3/00
• 分類號(hào): H02N3/00;C01D15/04;C01B17/22;F28D20/02
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(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種熱量的存儲(chǔ)、釋放以及直接把熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的裝置，更具體地說(shuō)涉及一種蓄熱式熱電直接轉(zhuǎn)換裝置。

(二)背景技術(shù)

在許多能量的使用領(lǐng)域，對(duì)電能的提供已不滿足于普通的供電方式。在外太空，比如衛(wèi)星、空間站、空間探測(cè)器等，目前它們供電的方式普遍采用的是光電直接轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。這種方式提供的功率不是很高，而且壽命不長(zhǎng)，如果航天器要求較大的使用壽命，太陽(yáng)能電池板和化學(xué)蓄電池需要多次更換，大大增加了維護(hù)費(fèi)用。但是隨著人類對(duì)太空探索的加速，必然提出對(duì)更高功率和更長(zhǎng)壽命的空間電源系統(tǒng)的需求，而且要求在壽命期內(nèi)維護(hù)費(fèi)用低。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種便攜式、大功率、不依賴外界、能夠長(zhǎng)時(shí)間提供電量的一種蓄熱式熱電直接轉(zhuǎn)換裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

它包括電池殼體，設(shè)置于電池殼體的鋰和六氟化硫反應(yīng)器、堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器、毛細(xì)蒸發(fā)器，鋰和六氟化硫反應(yīng)器與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的熱端之間保持良好的導(dǎo)熱鏈接，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器外設(shè)置有水箱，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器與水箱之間有絕熱材料，水箱內(nèi)設(shè)置有循環(huán)水泵，鋰和六氟化硫反應(yīng)器與水箱之間有隔熱層，毛細(xì)蒸發(fā)器是一環(huán)形空腔，毛細(xì)蒸發(fā)器套在堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的冷端，毛細(xì)蒸發(fā)器頂部開有一與水箱相通的小孔作為冷卻水進(jìn)水口、內(nèi)表面上包覆一層高吸水材料、側(cè)面開有蒸汽輸出孔并連接有輸出管道進(jìn)入回流管，水蒸氣在回流管中冷凝成水經(jīng)水箱進(jìn)水口流回水箱內(nèi)，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的電極伸出電池殼體。

本發(fā)明還可以包括：

1、在鋰和六氟化硫反應(yīng)器與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器的熱端之間設(shè)置有相變蓄熱器，相變蓄熱器與水箱之間設(shè)置有隔熱層。

2、相變蓄熱器為兩端分別有柱形凹陷的筒體，一端的凹陷處通過(guò)沉頭螺釘與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器相連，另一端的凹陷處與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器通過(guò)法蘭固定并且二者之間灌注填充劑，蓄熱器充滿相變材料，外圍置有隔熱材料。

3、在鋰和六氟化硫反應(yīng)器為底端帶有柱形凹陷的筒體，鋰和六氟化硫反應(yīng)器的凹陷處與堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器通過(guò)法蘭固定并且二者之間灌注填充劑。

4、鋰和六氟化硫反應(yīng)器與水箱之間或者是相變蓄熱器與水箱之間的隔熱層包括隔板和隔板上的隔熱墊圈。

鋰和六氟化硫反應(yīng)器(Li/SF₆反應(yīng)器)作為蓄熱電池的熱源，其工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下：引燃點(diǎn)火裝置II，融化反應(yīng)器中的鋰，六氟化硫氣體經(jīng)噴嘴I噴入反應(yīng)器，分別于反應(yīng)器內(nèi)的液態(tài)金屬鋰、鋰蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

8Li+SF₆＝6LiF+Li₂S

其中Q＝-13KWh/KaLi，由于反應(yīng)產(chǎn)物硫化鋰和氟化鋰的密度較鋰大，反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)沉積在反應(yīng)器4的底部使反應(yīng)得以持續(xù)下去。反應(yīng)熱以熱輻射和熱傳導(dǎo)的方式經(jīng)反應(yīng)器壁面?zhèn)鹘o蓄熱器再由蓄熱器傳給堿金屬熱電轉(zhuǎn)換裝置，或直接傳給堿金屬熱電轉(zhuǎn)換裝置。

堿金屬熱電轉(zhuǎn)換裝置(the?Alkali?Metal?Thermal?to?Electric?converter)簡(jiǎn)寫為AMTEC，是一種新型能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，它以液態(tài)堿金屬或氣態(tài)堿金屬(鋰、鉀、堿單種金屬或者合金)為工質(zhì)，β″-Al₂O₃固體電解質(zhì)(BASE)為離子選擇性滲透膜，這種陶瓷材料對(duì)離子是良導(dǎo)體，對(duì)電子幾乎是絕緣體，這是堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器工作的基礎(chǔ)。堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器適用熱源溫度范圍為900K-1300K。理論上，熱電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30％-40％。AMTEC適用于核能、化石能、太陽(yáng)能等多種形式的熱源，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高功率密度、高效、無(wú)污染、無(wú)噪音、工作可靠的能量轉(zhuǎn)換裝置。AMTEC具有很高的效率和很高的能量密度，單個(gè)電池的開路電壓可達(dá)到1.6V，電流密度可達(dá)到2.0A/cm²。作為一個(gè)能量系統(tǒng)，AMTEC的比功率可達(dá)到20-25W/kg。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理緊湊，能夠方便地更換拆卸內(nèi)部的零件，蓄熱密度大，放熱穩(wěn)定，功率大，不依賴外界能長(zhǎng)時(shí)間供電。

(四)附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的A部放大圖。

圖3為本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中的B部放大圖。

圖5為本發(fā)明的工作流程圖。

(五)具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：