[發明專利]一種催化微燃燒器的制作方法

有效

• 申請號: 201210160844.3
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102679351A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 潘劍鋒;范寶偉;吳慶瑞;唐愛坤
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F23D14/18
• 分類號: F23D14/18;F23D14/02
• 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技術領域，具體涉及微熱光電裝置，是基于微尺度預混合燃燒技術和催化燃燒技術的微燃燒器結構的制作方法。?

背景技術

微動力機電系統是直接在微系統中通過燃燒將氫氣或碳氫燃料的化學能轉換為熱能，然后依靠各種能量轉換方式提供動力或產生電能。由于碳氫燃料的能量密度（120MJ/Kg）大約是鋰電池(1.2MJ/Kg)的100倍，由此提出了以燃燒為基礎的微動力系統，即直接在微系統中通過燃燒將氫氣或碳氫燃料的化學能轉換為熱能，然后依靠各種能量轉換方式提供動力或產生電能。如：微燃氣輪機、微型往復式電力發生器和微型轉子發動機等。但這些非直接能量轉換的微型動力裝置基本上都是將常規動力機械按比例縮小所得，由于高速運動部件的存在及機械傳動的原因，在微觀領域，這些裝置在熱損失、摩擦、密封、加工以及裝配等方面比常規裝置出現的故障要多。

為了避免上述故障，采用基于微熱光電技術的微燃燒動力系統，即微熱光電系統，將燃料和氧化劑經微型混合器混合后,進入微平行板燃燒室中燃燒，當壁面被加熱到一定高溫時,就會放出光子，當光子撞擊光電池時,會激發出自由電子，從而產生電能。相對于前述的幾種微型動力裝置，具有無運動部件，易操作的優點。其中，燃燒器是微熱光電系統中最為重要的組成部分之一，決定內部燃燒的穩定性和外壁面溫度的分布情況。選用燃燒器時，為了有較高的輻射率，而制約了燃燒室材料的選擇，此外，微尺度平行板燃燒室由于體積小，表面積體積比很大，造成很大的熱量損失而導致火焰無法正常傳播，燃料不能像在正常情況下一樣維持穩定的燃燒。

已有的燃燒室為了獲得較高的輻射率，直接由耐高溫的碳化硅輻射材料做成，碳化硅是一種耐高溫性能良好且廉價的寬帶寬黑體輻射材料，具體做法是：用相同形狀的兩塊碳化硅平板，制作成平板燃燒室，垂直結合處用隔熱膠進行密封。這時燃燒室就直接作為輻射器使用。已有的燃燒室直接利用碳化硅材料制作，雖然提高了燃燒室的輻射率，但是這種輻射材料在工作過程中容易損壞，造成燃燒室必須經常更換，大大減弱微熱光電系統的效率并增加了成本。另外，由于要求輻射面溫度很高才能保證系統整體的性能，所以高溫的外壁影響系統的隔熱，熱量損失很大，火焰無法正常傳播。

發明內容

本發明目的是為提高微熱光電系統的總體性能而提出一種催化微燃燒器的制作方法，制作的催化微燃燒器的燃燒能夠在微尺度下穩定進行，獲得更高的輻射能。

本發明通過如下技術方案得以實現：將微燃燒器具有的平板燃燒室的整個前壁作為燃燒器進口，整個后壁作為燃燒器出口；將甘蔗渣粉末、石墨、硅粉和三氧化二鋁按質量比為5：1：4：1?混合，將混合物在1500度的溫度下熱壓成固狀方片，將固狀方片在Ar氣保護下燒結成多孔碳化硅輻射材料；用若干個條狀的封口膜間隔均勻地包裹多孔碳化硅輻射材料的上、下表面，浸漬在1g/L的六氯鉑酸丙酮溶液中，在未包裹封口膜處的多孔碳化硅輻射材料的上、下表面處負載若干個間隔均勻的條狀的鉑催化劑，取出干燥得到輻射器；將輻射器填充在平板燃燒室的正中間，使輻射器將平板燃燒室分成上下兩個隔絕的燃燒腔，且使條狀的鉑催化劑沿平板燃燒室的前、后方向上間隔均勻地布置。

本發明與現有技術相比，其有益效果有：

1、把輻射器置于燃燒室內部，使得制作燃燒室更加簡易，降低了對燃燒室外壁面材料的選擇，因為傳統的燃燒室材料既要保證輻射率較高，又要保證耐高溫，選擇燃燒室材料受到了制約，成本較高。而采用這種把輻射器置于燃燒室中，即使燒壞也便于更換，外部燃燒室材料只要耐高溫即可。另外，外壁面的溫度將降低，也降低外壁面到光電池的隔熱要求。

2、在燃燒室中心通過填充輻射器，負載催化劑后，有效地改善了燃燒的穩定性。傳統使用的都是負載到燃燒室內壁面，導致易于脫落，對燃燒室內表面結構也有較大要求，而且催化劑一旦失活，整個燃燒室就需要更換，而采用本發明制作的燃燒室，易于更換，而且負載的非常牢固。

3、微熱光電系統要求燃燒室有盡可能高的輻射效率，而已有燃燒室利用輻射材料做燃燒室，這就使得燃燒室的材料選擇要求受到極大制約，本發明把燃燒室和輻射器分開單獨制作，使得燃燒室材料的選擇要求得到大大較低，只要是透明的耐高溫材料即可。