專利名稱：一種催化微燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微動(dòng)力機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及微熱光電裝置，是基于微尺度預(yù)混合燃燒技術(shù)和催化燃燒技術(shù)的微燃燒器結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
微動(dòng)カ機(jī)電系統(tǒng)是直接在微系統(tǒng)中通過(guò)燃燒將氫氣或碳?xì)淙剂系幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，然后依靠各種能量轉(zhuǎn)換方式提供動(dòng)カ或產(chǎn)生電能。由于碳?xì)淙剂系哪芰棵芏?120MJ/Kg)大約是鋰電池(I. 2MJ/Kg)的100倍，由此提出了以燃燒為基礎(chǔ)的微動(dòng)カ系統(tǒng)，即直接在微系統(tǒng)中通過(guò)燃燒將氫氣或碳?xì)淙剂系幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，然后依靠各種能量轉(zhuǎn)換方式提 供動(dòng)カ或產(chǎn)生電能。如微燃?xì)廨啓C(jī)、微型往復(fù)式電力發(fā)生器和微型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)等。但這些非直接能量轉(zhuǎn)換的微型動(dòng)力裝置基本上都是將常規(guī)動(dòng)カ機(jī)械按比例縮小所得，由于高速運(yùn)動(dòng)部件的存在及機(jī)械傳動(dòng)的原因，在微觀領(lǐng)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(guī)裝置出現(xiàn)的故障要多。為了避免上述故障,米用基于微熱光電技術(shù)的微燃燒動(dòng)カ系統(tǒng)，即微熱光電系統(tǒng)，將燃料和氧化劑經(jīng)微型混合器混合后，進(jìn)入微平行板燃燒室中燃燒，當(dāng)壁面被加熱到一定高溫時(shí)，就會(huì)放出光子，當(dāng)光子撞擊光電池時(shí)，會(huì)激發(fā)出自由電子，從而產(chǎn)生電能。相對(duì)于前述的幾種微型動(dòng)カ裝置，具有無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，易操作的優(yōu)點(diǎn)。其中，燃燒器是微熱光電系統(tǒng)中最為重要的組成部分之一，決定內(nèi)部燃燒的穩(wěn)定性和外壁面溫度的分布情況。選用燃燒器時(shí)，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(dǎo)致火焰無(wú)法正常傳播，燃料不能像在正常情況下ー樣維持穩(wěn)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，碳化硅是ー種耐高溫性能良好且廉價(jià)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(jié)合處用隔熱膠進(jìn)行密封。這時(shí)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(guò)程中容易損壞，造成燃燒室必須經(jīng)常更換，大大減弱微熱光電系統(tǒng)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(tǒng)整體的性能，所以高溫的外壁影響系統(tǒng)的隔熱，熱量損失很大，火焰無(wú)法正常傳播。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為提高微熱光電系統(tǒng)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(wěn)定進(jìn)行，獲得更高的輻射能。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)將微燃燒器具有的平板燃燒室的整個(gè)前壁作為燃燒器進(jìn)ロ，整個(gè)后壁作為燃燒器出口 ；將甘蔗渣粉末、石墨、硅粉和三氧化ニ鋁按質(zhì)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(hù)下燒結(jié)成多孔碳化硅輻射材料；用若干個(gè)條狀的封ロ膜間隔均勻地包裹多孔碳化硅輻射材料的上、下表面，浸潰在lg/L的六氯鉬酸丙酮溶液中，在未包裹封ロ膜處的多孔碳化硅輻射材料的上、下表面處負(fù)載若干個(gè)間隔均勻的條狀的鉬催化劑，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(gè)隔絕的燃燒腔，且使條狀的鉬催化劑沿平板燃燒室的前、后方向上間隔均勻地布置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果有
I、把輻射器置于燃燒室內(nèi)部，使得制作燃燒室更加簡(jiǎn)易，降低了對(duì)燃燒室外壁面材料的選擇，因?yàn)閭鹘y(tǒng)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(guò)填充輻射器，負(fù)載催化劑后，有效地改善了燃燒的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)使用的都是負(fù)載到燃燒室內(nèi)壁面，導(dǎo)致易于脫落，對(duì)燃燒室內(nèi)表面結(jié)構(gòu)也有較大要求，而 且催化劑一旦失活，整個(gè)燃燒室就需要更換，而采用本發(fā)明制作的燃燒室，易于更換，而且負(fù)載的非常牢固。3、微熱光電系統(tǒng)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(fā)明把燃燒室和輻射器分開(kāi)単獨(dú)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。4、微熱光電系統(tǒng)要求成本低和效率高，而已有燃燒室由于利用輻射材料直接制作而成，又因耐高溫的輻射材料成本高而且工作過(guò)程中比較容易損壞，就造成使用過(guò)程要經(jīng)常的更換燃燒室，這會(huì)使微熱光電系統(tǒng)的成本高而且效率低下。本發(fā)明全新設(shè)計(jì)了燃燒室和輻射器，輻射器材料利用合成的碳化硅材料，因?yàn)檫@種合成材料具有多孔性，更容易使催化劑牢固的附在上面。輻射器上均勻分布鉬催化劑，燃燒室則使用耐高溫的石英玻璃透明材料。當(dāng)催化劑失活或福射器損壞時(shí)，可以輕易的更換，而不需要更換燃燒室，這就極大的節(jié)省了成本，提高了效率。


圖I是催化微燃燒器的主剖視 圖2是圖I中的A-A剖視示意 圖中1.平板燃燒室；2.燃燒室上腔；3.輻射器；4.燃燒室下腔；5.鉬催化劑；6.燃燒器進(jìn)ロ 燃燒器出口。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1-2，本發(fā)明催化微燃燒器包括平板燃燒室1，平板燃燒室I的外壁用石英玻璃制作。平板燃燒室I的前、后壁上設(shè)有燃燒器進(jìn)ロ 6和燃燒器出口 7，整個(gè)前壁都作為燃燒器進(jìn)ロ 6，整個(gè)后壁都作為燃燒器出口 7，這樣可増加進(jìn)排氣面積，使燃?xì)夥植几鶆颍紵矢?。將甘蔗渣粉末、石墨、硅粉和三氧化ニ鋁按照質(zhì)量比為5 1 4 :1混合成混合物，將混合物在1500度左右的溫度下熱壓成固狀方片，將壓制成型的固狀方片在Ar氣保護(hù)下燒結(jié)制備得到多孔碳化硅輻射材料。用若干個(gè)條狀的封ロ膜(PARAFILM)間隔均勻地包裹多孔碳化硅輻射材料的上、下表面，包裹的地方不用涂催化劑，以避免這些地方負(fù)載鉬催化劑5，這樣只剩下間隔均勻分布的多條方片區(qū)域，這些區(qū)域就是需要負(fù)載鉬催化劑5的地方，然后將整個(gè)多孔碳化硅輻射材料浸潰在lg/L的六氯鉬酸丙酮溶液中，浸潰時(shí)間約六小吋，此時(shí)，由于碳化硅輻射材料具有多孔性，鉬催化劑5就會(huì)很容易負(fù)載在需要負(fù)載的地方，即在未包裹封ロ膜處的多孔碳化硅輻射材料的上、下表面處就負(fù)載若干個(gè)間隔均勻的條狀的鉬催化劑5，取出之后在70攝氏度下干燥得到輻射器3，即利用鉬做催化劑，形成了帶有催化劑的輻射器3。將輻射器3填充在平板燃燒室I的正中間，使輻射器3將平板燃燒室I分成上、下兩個(gè)隔絕的燃燒腔，即燃燒室上腔2和燃燒室下腔4。填充時(shí)，要使若干個(gè)條狀的鉬催化劑5沿平板燃燒室I的前、后方向上間隔均勻地布置，即鉬催化劑5的條狀走向是左、右走向。本發(fā)明工作吋，預(yù)混合燃?xì)鈴娜紵鬟M(jìn)ロ 6進(jìn)入平板燃燒室I后，分別進(jìn)入燃燒室 上腔2和燃燒室下腔4中，預(yù)混合燃?xì)馀c輻射器3的上、下表面上的鉬催化劑進(jìn)行表面催化反應(yīng)，提高燃燒效率，使燃燒更加穩(wěn)定，并擴(kuò)大了燃燒極限。燃燒的高溫通過(guò)輻射器3從燃燒室表面輻射。
權(quán)利要求
1.一種催化微燃燒器的制作方法，將微燃燒器具有的平板燃燒室的整個(gè)前壁作為燃燒器進(jìn)口，整個(gè)后壁作為燃燒器出口，其特征是還采用如下步驟 (1)將甘蔗渣粉末、石墨、硅粉和三氧化二鋁按質(zhì)量比為51 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(hù)下燒結(jié)成多孔碳化硅輻射材料， (2)用若干個(gè)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，浸潰在lg/L的六氯鉬酸丙酮溶液中，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(fù)載若干個(gè)間隔均勻的條狀的鉬催化劑，取出干燥得到輻射器； (3)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(gè)隔絕的燃燒腔，且使條狀的鉬催化劑沿平板燃燒室的前、后方向上間隔均勻地布置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種催化微燃燒器的制作方法，將甘蔗渣粉末、石墨、硅粉和三氧化二鋁按質(zhì)量比為5141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(hù)下燒結(jié)成多孔碳化硅輻射材料；用若干個(gè)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(fù)載若干個(gè)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(gè)隔絕的燃燒腔，且使鉑催化劑沿平板燃燒室的前、后方向上布置；能降低對(duì)燃燒室外壁面材料的選擇，有效改善燃燒的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)F23D14/18GK102679351SQ20121016084
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者吳慶瑞, 唐愛(ài)坤, 潘劍鋒, 范寶偉 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)