[發明專利]一種基于熱管原理冷卻的微熱光電系統

無效

• 申請號: 201210122189.2
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102638198A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 吳鴿平;虞永川;馬春花;陸平;黃河;張敏
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;F28D15/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

?本發明屬于微動力機電系統領域，具體涉及一種微熱光電系統。

背景技術

微熱光電系統由微燃燒器、光電轉化系統以及光電池冷卻通道組成，由氫氣和氧氣在微燃燒器內燃燒釋放出化學能，使燃燒器壁面處于高溫狀態，通過微燃燒器外表面選擇性涂層材料，能發射一定波長的光譜，由半導體光伏材料吸收并進行光電轉換，實現電能的輸出，整個過程集中在數十立方厘米甚至數立方厘米的空間，能量密度高(為鋰電池的10倍以上)，結構簡單，成本低廉且電壓穩定。

微熱光電系統中的光電功能材料承受高溫能力差，需要冷卻才能維持發電系統正常工作，如何布置簡單、高效的微冷卻通道進而改善系統冷卻性能、適應能量密度越來越高的趨勢是微熱光電系統急需解決的關鍵問題。

微燃燒器是系統的核心部件，要求其性能穩定，能提供持續、穩定的高溫熱源，同時安全性好，能量密度高，尾氣排放符合環境要求。現有微燃燒器的缺陷是；1、當常規尺度的燃燒器縮小為數立方厘米時，火焰被局限在狹小空間里，氫氣和氧氣(空氣)混合程度減弱，在燃燒器的停留時間縮短，易發生不完全燃燒，導致輻射器表面溫度較低，能量轉化效率不高。2、隨著燃燒室尺寸的減小，燃燒室的表面積和體積比大幅增加，這使得微燃燒器散熱損失急劇增加，降低了火焰溫度，進而影響了火焰穩定性和發生熄火，熱效率降低。

?發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足而提供一種能量轉化效率高、性能穩定的微熱光電系統。

本發明采用的技術方案是：具有微燃燒器，微燃燒器包括玻璃遮罩和設置在玻璃遮罩內腔中的微燃燒室，玻璃遮罩和微燃燒室的兩側及頂部之間均留有空隙，微燃燒室由微燃燒室外殼和多孔介質面板組成，微燃燒室外殼的頂板是多孔介質面板；在接近微燃燒室外殼底板處的微燃燒室外殼的內側壁厚度減薄，形成一個突擴結構；在微燃燒室外殼的外側壁上有選擇性涂層；玻璃遮罩外側壁固定貼合一層玻璃隔熱層，玻璃隔熱層與光電池的一側緊密相連，光電池的另一側與平板熱管無縫連接；玻璃遮罩的底板上布置均與玻璃遮罩和微燃燒室之間的空隙相通的氫氣入口和氧氣入口；微燃燒室的正上方是氣體冷卻系統，氣體冷卻系統由冷卻氣體入口、冷卻通道和冷卻氣體出口組成，冷卻氣體入口和冷卻氣體出口分別分布在氣體冷卻系統的前、后兩側，冷卻氣體入口和冷卻氣體出口之間連接冷卻通道。冷卻通道的底面由玻璃遮罩、玻璃隔熱層以及光電池的頂面組合而成，冷卻通道的左、右側面是平板熱管的內側面。

本發明采用上述技術方案后具有如下有益效果：

1、本發明增設了燃料氣體的預熱通道，利用燃燒器壁面的散熱加熱預熱氣體，提高反應物焓值,同時氫氣和氧氣在預熱通道上部空間充分混合，經多孔介質的進氣面板均勻進入燃燒室，?提高燃燒反應速度和燃燒效率，獲得相對均勻的溫度場分布，降低燃料熄火間距，減小燃燒器的熱量損失，提高能量利用效率。

2、本發明采用突擴結構的微燃燒器產生回流區實現穩定的微尺度燃燒，流道突然擴大，在突擴區內形成高溫回流，增強燃料混合程度，延長燃料混合物在燃燒室的停留時間，有利于實現穩定燃燒。當混合氣體流速不變時，微燃燒室的穩定燃燒界限有所擴展。

3、本發明利用流體相變換熱極大提高通道散熱能力，同時又避免常規高速氣體冷卻流動產生的噪聲污染。

4、本發明不僅減小微燃燒室外殼側壁的能量損失，提高燃氣的進口焓，實現燃料氣體較好的穩定燃燒，且燃燒效率提高，維持穩定燃燒的氫氧混合比區間相應擴展，有效提高能量利用率；利用基于熱管原理的相變換熱極大提高通道散熱能力，能很好滿足光電系統能量密度越來越高的需求。

附圖說明

圖?1?為本發明基于熱管原理冷卻的微熱光電系統的外輪廓主視圖；

圖?2?為圖1的左視圖；

圖?3?為圖1的內部結構圖；?

圖?4?為圖1中氣體冷卻系統4的俯視圖及氣體流向示意圖；

圖?5?為圖1中氣體冷卻系統4的左視圖；

圖中：1.微燃燒器；2.光電池；3.平板熱管；4.氣體冷卻系統；5.玻璃隔熱層；6.?玻璃遮罩；7.微燃燒室外殼；8.氫氣預熱通道；9.氣體混合區；10.多孔介質面板；11.氧氣預熱通道；12.涂層；13.?微燃燒室；14.?突擴結構；15.氫氣入口；16.?排氣出口；17.氧氣入口；18.?冷卻氣體入口；19.冷卻通道；20.冷卻氣體出口。

具體實施方式