專利名稱：熱電轉換電池的制作方法
技術領域：
本發明屬于熱電轉換的技術領域，具體涉及一種熱電轉換電池。
背景技術：
平時人們所用的電飯鍋，電磁灶、電暖器等都是電流轉換為熱能為人們所用。而熱能是否能轉換為電能，也成為人們研究的課題。太陽能、熱電廠的熱能，地熱等能量如果可以轉換為電流，其經濟價值、社會價值是非常可觀。
現在熱電廠的熱發電是用熱量把水加熱變成水蒸汽，水蒸汽打動汽動機，汽動機帶動發電機發電，工序繁雜，用了多次轉換才能將熱量轉變為電能。而完成發電后，除少量熱量進行再利用，其余的都被浪費。如果將這些大量的熱能也轉換為電能，給人們帶來的經濟和社會效益是非常巨大的。
熱電轉換技術是一種實現熱能和電能直接相互轉換的的綠色能源，使用這項技術，利用農作物、垃圾、汽車余熱甚至人體熱能，在住宅、農莊、汽車上就可以建立一個小型發電系統，滿足人們對小功率電能的需求。目前人們對熱電轉換技術的研究有所涉及，如溫差電偶法。
溫差電偶法，是用兩種金屬導線把兩個端頭直接連接起來，形成循環線路，讓一個接觸端頭加熱，屬于加熱端，另一個接觸端頭處于冷端進行散熱，循環線路中則有電流產生。但是其的轉換率低，根本達不到實用價值。但是其證明熱量是可以直接轉換成電流的。
發明內容
本發明為了解決現有技術中熱電轉換技術轉換率低，實際應用效果差的問題，提供了一種熱電轉換電池。
本發明采用如下的技術方案實現熱電轉換電池，包括接受電子的加熱極、電子的發射極以及二者之間設置的熱電轉換材料，發射極、加熱極為金屬材料，熱電轉換材料為黃鐵礦制成，所述的熱電轉換材料的加工過程如下將黃鐵礦粉碎至80～100目，用水浸泡20天左右，然后自然晾干，晾干后的粉末用絕緣漆浸泡20天左右，然后涂設在加熱極和發射極之間，自然晾干。所述的加熱極可為金屬線、金屬管、金屬筒、金屬板，發射極可為金屬線、金屬管、金屬筒、金屬板。所述的熱電轉換材料的外露端設封口蓋，封口蓋上設置兩個加料管，加料管一端與熱電轉換材料連通，另一端連接加料器。所述的發射極上設面積擴大裝置。
熱電效應是在給物質加熱時，可以感應出電流來，電流強度隨著熱量的增加而增加的現象。在加熱時能感應出電流的物質叫熱電效應材料，也叫熱電轉換材料。用金屬材料作兩極，中間用熱電轉換材料將兩金屬材料連接起來，制作而成熱電轉換電池。
熱電轉換電池可利用太陽能、熱電廠的余熱、地熱等熱能轉換為電能，其轉換效率主要取決于熱電轉換材料以及兩極金屬材料的性能。
熱電轉換電池是單向導熱結構，是先把一個金屬電極加熱，然后再由加熱的金屬通過熱電轉換材料把熱量傳導給另一個金屬電極。由于單向導熱結構，使微小的熱粒子向電子轉化產生了連續循環的電流。由于單向導電結構，對熱電池中的熱電流起到了正向促進，反向阻止的作用。
熱電池的轉換效果與兩金屬極和熱電轉換材料的接觸面積有關，所以在兩個金屬極與熱電轉換材料的接觸面上設置面積擴大裝置，主要設置在發射極上。可以附加和本金屬極相同材質的金屬線，或把金屬極與熱電轉換材料的接觸面制作成高低不平的凹凸面，也可把制作成折疊式結構，還可用金屬線直接纏繞在金屬極上制作成接觸面。擴大接觸面積，使熱電轉換達到最佳效果。必要時，熱電轉換電池還可以并聯或者串聯使用，如把若干組熱電池重疊在一起，使熱量得到更充分的轉換效果。
對熱電池的加熱方法，可采用從外到內的方法，也可采取從內向外的方法，或采取從上而下，從下而上的方法。可用箱式太陽能儲溫裝置加熱，也可采用如熱水等熱源加熱，加熱時要把熱電池內部的溫度控制在各自峰值許可的范圍內，一般控制在100℃以下。由于熱電池的結構不同，加熱的方法也不同。
由于熱電池產生熱電流需要時間。加熱速度慢，熱電流產生的也慢。在停止加熱時，隨著熱量的消失，電流才逐漸消失。所以熱電流有一定的連續性，不會因為加熱的突然停止，而使電流中斷。
公知的光不能儲存，熱量可以儲存，而且好多方面的熱量都不受太陽出落的限制。熱電池在沒有太陽的情況下也可以使用存儲的熱量或其他熱量產電，利用前景非常廣泛。而且本發明所述的熱電轉換材料的制作，工藝簡單，不需要經過特殊工藝處理，還可以實現產儲一體化的熱電效應蓄電池。可以省去熱電廠的汽化輪、發電機等裝置，還可以省去變壓器等相關輸電設備。實際上是簡單隨地都可以實現的發電裝置。本發明可以有效利用太陽能，豐富的太陽能資源可以供人們廣泛地使用熱電轉換電池。
本發明所述的熱電轉化電池設計為單向導熱結構。通過實驗證明，熱量的單向流動和熱電池中的熱電流產生對流運動，微小的熱粒子和運動中的電子發生對撞，在對撞中，熱粒子對運動中的熱電子所帶的電磁場產生切割作用。在對撞和切割磁力線的過程中，熱量轉化為新的電子，新的電子形成后，作為發射極的金屬電子空缺補充，補充后再發射，發射后再補充，形成了發射補充的循環運動，這樣熱電效應電池就可以在加溫的情況下，一直不停地產生電流。
如圖26所示，發射極的金屬材料為發射電子的一極，加熱極的金屬材料為接受電子的一極，二者之間為熱電轉換材料，當對加熱極進行加熱，熱量通過熱電轉換材料沿傳導方向所示的方向傳導到發射極的金屬材料的過程中，在碰撞和切割磁力線的作用下，一部分熱粒子開始轉換為新的電子，新的電子處于半成熟狀態，在還沒有轉化的熱粒子和半成熟的熱電子在繼續碰撞熱電子并切割電磁場，并到達發射電子的發射極的金屬材料時，新的電子已徹底成熟，并對發射出電子的金屬分子的電子空缺進行補充，金屬分子在原地不動發射出電子后，就可以得到新的電子的空缺結構，就這樣發射補充，再發射再補充，形成熱電流，熱量保護了發射電子的材料，這樣就不會對發射極的材料發生腐蝕作用。
如果讓熱量和熱電流都向同一方向進行運動時，實驗證明，也可以產生熱電流，因為熱電子運動速度很快，熱量運動速度很慢，所以，熱電子運動所帶的電磁場也和熱粒子發生摩擦切割磁力線，在碰撞和切割磁力線的作用下，熱粒子也被轉化為電子，新產生的電子在形成的時候位于接受電子的金屬極，由于熱量和發射出來的電子共同方向作用，新產生的電子無法向發射電子的金屬極運動和靠攏。發射電子的金屬極在一直沒有新的電子在發射電子后補充空缺的情況下，就會造成金屬被破壞，熱電轉換材料也被破壞，熱電效應也就逐漸消失。
如圖27所示，熱量從發射電子的發射極的金屬材料處開始加熱，熱粒子和熱電子都是從發射極通過熱電轉換材料向加熱極運動。由于熱粒子運動速度慢，熱電子運動速度快，熱粒子通過快慢差的碰撞切割磁場轉換成熱電子，熱電子完全形成的時候，不在發射電子的發射極金屬一側，而是在接受電子的金屬一側。由于熱電子和熱粒子電磁場的聯合作用下，新轉換成的電子根本不可能以接受電子的金屬極返回去給發射電子的金屬極的電子空缺進行補充電子。金屬在一直發射電子卻沒有補充的情況下，會對金屬產生破壞作用，對熱電轉換材料也產生破壞。
附表1中的實驗數據證明，通過將熱電池加熱到不同溫度進行測量，就可以得到不同體積、不同面積在不同溫度下所產生的對應的電流強度值。熱電池內部的溫度不能無限制的增加，更不能用火燒。由于熱電池的結構不同，材料不同，對溫度的要求不同。
本發明所述的熱電轉換電池可以把各種熱能轉化為電能。其敏感性好，空氣中的溫度變化都可以使熱電池產生電流變化，是一種普通熱量的收集轉化器，60～100℃以內的加熱就可以得到很好的熱電轉換效果，而且可以長期反復使用。
圖1為本發明實施例1的結構示意2為圖1的俯視3為圖1的剖視4為本發明實施例2的結構示意5為圖4的俯視6為圖4的剖視7為本發明實施例3的結構示意8為圖7的俯視9為圖7的剖視10為本發明實施例4的結構示意11為圖10的俯視12為圖10的剖視13為實施例4所述結構中內筒的結構示意14為本發明實施例5的結構示意15為圖14的俯視16為圖14的剖視17為本實施例復式結構示意18為本實施例復式結構剖示示意19本發明實施例6的結構示意20為圖19的俯視21為圖19的剖視22為小單體熱電轉換電池的組裝結構示意23為本發明實施例7的結構示意24為圖23的俯視25為圖23的剖視26為熱粒子和電子相對運行的示意27為熱粒子和電子向相同方向運行的示意中1-發射極，2-加熱極，3-熱電轉換材料，4-封口蓋，5-加料管，6-連接頭，7-加料器，8-絕緣管，9-熱電子，10-熱粒子，11-電磁場，12-正在形成的新電子，13-已形成的新電子，14-金屬分子具體實施方式
結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明，實施例是用來說明本發明的，而不是對其作任何限制。
熱電轉換電池，包括接受電子的加熱極2、電子的發射極1以及二者之間設置的熱電轉換材料3，發射極1、加熱極2為金屬材料，金屬材料的選擇選用現有熱電轉換技術用金屬材料既可。例如發射極1選金屬鐵，加熱極2選金屬銅。熱電轉換材料3為黃鐵礦制成，所述的熱電轉換材料3的加工過程如下將黃鐵礦粉碎至80～100目，用水浸泡20天左右，然后自然晾干，晾干后的粉末用絕緣漆浸泡20天左右，然后涂設在加熱極2和發射極1之間，自然晾干。所述的加熱極2可為金屬線、金屬管、金屬筒、金屬板，發射極1可為金屬線、金屬管、金屬筒、金屬板。
實施例1如圖1、2、3所示，用一根金屬線作為發射極1，發射極1外加熱電轉換材料3，然后用另一根金屬線纏繞在熱電轉換材料3表面構成加熱極2，在加熱極2和發射極1上用連接線6接出接頭，就組成了單式線式熱電池，其是從外向內加熱的結構，適合各種普通的熱電轉換。
其制作過程為發射極1為鐵線、加熱極2為銅線，熱電轉換材料3由黃鐵礦制成，所述的熱電轉換材料的加工過程如下將黃鐵礦粉碎至80～100目，用水浸泡20天左右，然后自然晾干，晾干后的粉末用絕緣漆浸泡20天左右，然后涂設在加熱極和發射極之間。
實施例2如圖4、5、6所示，用一根金屬管作為一個發射極1，發射極1外加熱電轉換材料3，然后用金屬線纏繞在熱電轉換材料3表面構成加熱極2，在加熱極2和發射極1上用連接線6接出接頭，就組成了單式管線式熱電池，本實施例較之實施例1加強了散熱，并促進熱量單向流動，對熱電轉換具有一定的提高作用，也是從外向里加熱的方式，適合各種普通的熱電轉換。熱電轉換材料的加工過程同實施例1。
實施例3如圖7、8、9所示，用一根金屬管作為加熱極2，加熱極2外加熱電轉換材料3，然后在熱電轉換材料3表面外套另一根金屬管形成發射極1，就組成單式管式熱電池。其是從內向外的加熱方式，可用熱水進行加熱。熱電轉換材料3兩端設封口蓋4，封口蓋4上設置加料管5，加料管5一端與熱電轉換材料3連通，另一端連接加料器7。在加熱極2和發射極1上用連接線6接出接頭。熱電轉換材料的加工過程同實施例1。
一個單式管式熱電池外可套若干個單式管式熱電池，組成復式管式熱電池。復式管式熱電池最內的加熱極以及最外的發射極上用連接線接出接頭。復式管式熱電池可將熱量進行充分轉換，比較適合于熱電廠的熱電轉換。
實施例4如圖10、11、12、13所示，用一根一端封閉的金屬管作為加熱極2，加熱極2外纏繞金屬線然后再加熱電轉換材料3，然后在熱電轉換材料3外套另一根一端封閉的金屬管形成發射極1，就組成了單式筒式熱電池。熱電轉換材料3上端設封口蓋4，封口蓋4上設置加料管5，加料管5一端與熱電轉換材料3連通，另一端連接加料器7。其也可組成復式結構的，本實施例的熱電轉換效果非常好，可適合各種熱量的轉換使用。熱電轉換材料的加工過程同實施例1。
實施例5如圖14、15、16、17、18所示，兩個金屬板之間設熱電轉換材料3，一個金屬板為加熱極2，另一個金屬板為發射極1，熱電轉換材料外周設封口蓋，封口蓋4上設置加料管5，加料管5一端與熱電轉換材料3連通，另一端連接加料器7，就構成了單式片式熱電池，可從上而下加熱。熱電轉換材料的加工過程同實施例1。也可將單式片式熱電池組合為復式結構。
實施例6如圖19、20、21、22所示，一個纏繞在絕緣管上的金屬線作為發射極1，金屬線外加熱電轉換材料3，熱電轉換材料外再纏繞金屬線作為加熱極2，構成一個小單體熱電轉換電池。熱電轉換材料的加工過程同實施例1。用連接線將若干個小單體熱電轉換電池連接起來，組成高電壓熱電轉換電池。
實施例7折疊金屬筒作為發射極1，其外套金屬筒作為加熱極2，發射極1和加熱極2之間設熱電轉換材料3，熱電轉換材料上端設封口蓋，封口蓋4上設置加料管5，加料管5一端與熱電轉換材料3連通，另一端連接加料器7，就構成了熱電效應蓄電池。熱電轉換材料的加工過程同實施例1。其加熱方式是從外到內的。本實施例比單一的熱電效應電池成本高，也可適用各種熱量的轉換。
權利要求
1.一種熱電轉換電池，其特征在于包括接受電子的加熱極(2)、電子的發射極(1)以及二者之間設置的熱電轉換材料(3)，發射極(1)、加熱極(2)為金屬材料，熱電轉換材料(3)為黃鐵礦制成，所述的熱電轉換材料(3)的加工過程如下將黃鐵礦粉碎至80～100目，用水浸泡20天左右，然后自然晾干，晾干后的粉末用絕緣漆浸泡20天左右，然后涂設在加熱極(2)和發射極(1)之間，自然晾干。
2.根據權利要求1所述的熱電轉換電池，其特征在于所述的加熱極(2)為金屬線、金屬管、金屬筒、金屬板，發射極(1)為金屬線、金屬管、金屬筒、金屬板。
3.根據權利要求1所述的熱電轉換電池，其特征在于所述的熱電轉換材料(3)的外露端設封口蓋(4)，封口蓋(4)上設置兩個加料管(5)，加料管(5)一端與熱電轉換材料(3)連通，另一端連接加料器(7)。
4.根據權利要求1或2或3所述的熱電轉換電池，其特征在于所述的發射極(1)上設面積擴大裝置。
5.根據權利要求4所述的熱電轉換電池，其特征在于所述的面積擴大裝置為纏繞在發射極上與發射極同種材質的金屬線。
6.根據權利要求4所述的熱電轉換電池，其特征在于所述的面積擴大裝置為發射極上的凹凸面。
7.根據權利要求4所述的熱電轉換電池，其特征在于所述的面積擴大裝置為發射極上的折疊接觸面。
全文摘要
本發明屬于熱電轉換的技術領域，具體涉及一種熱電轉換電池，解決了現有技術中熱電轉換技術轉換率低，實際應用效果差的問題。熱電轉換電池，包括接受電子的加熱極、電子的發射極以及二者之間設置的熱電轉換材料，發射極、加熱極為金屬材料，熱電轉換材料為黃鐵礦制成。本發明所述的熱電轉換電池可以把各種熱能轉化為電能，其敏感性好，空氣中的溫度變化都可以使熱電池產生電流變化，是一種普通熱量的收集轉化器，60～100℃以內的加熱就可以得到很好的熱電轉換效果，而且可以長期反復使用。
文檔編號H01L37/00GK101055914SQ200710061820
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月25日 優先權日2007年4月25日
發明者喬君旺, 喬霞 申請人:喬君旺