專利名稱：：平行板模塊式微熱光電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于微型動力機電系統(tǒng)(PowerMEMS)領(lǐng)域，特指一種平行板模塊式微熱光電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：信息技術(shù)、生物技術(shù)的發(fā)展引發(fā)了機電系統(tǒng)的小型化、微型化。微制造技術(shù)的進步促進并加速了微型機電系統(tǒng)的發(fā)展。微型機電系統(tǒng)需要重量低，能量密度高的動力源，然而，現(xiàn)有的電池由于能量密度低不能滿足這一需求。微型動力機電系統(tǒng)(簡稱微動力系統(tǒng))能為微型機械提供壽命長、能量密度高的動力供應(yīng)，因而成為各個國家科研競爭的焦點之一。微動力系統(tǒng)主要通過燃燒將氫或者碳氫燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，然后通過能量轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生電能。即使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率只有10%，其能量密度也是鋰電池的10倍，所以微動力系統(tǒng)有很大的發(fā)展?jié)摿?，另外微動力系統(tǒng)還具有成本低廉、電壓穩(wěn)定的優(yōu)點。該類系統(tǒng)可以為微型衛(wèi)星、微型偵察機和各種飛行器提供動力或輔助動力；可以減少步兵攜帶通訊設(shè)備的重量從而提高單兵作戰(zhàn)能力；可以作為無線傳感、探測或通訊系統(tǒng)的電源；還可以用于便攜式個人數(shù)字產(chǎn)品，如筆記本電腦，手機等。當前發(fā)展的微動力系統(tǒng)主要包括微燃氣輪機、微型往復(fù)式電力發(fā)生器、微型轉(zhuǎn)子發(fā)動機、微型"瑞士面包圈"能量發(fā)生器、微熱光電系統(tǒng)。這些微動力系統(tǒng)由于制造加工和設(shè)計方面的問題存在以下缺點(1)有運動部件，不易維護；(2)有摩擦，工作時容易磨損，密封、加工困難；(3)三維幾何形狀復(fù)雜，加工困難，系統(tǒng)效率低。這些微動力系統(tǒng)由于上述缺陷，很難穩(wěn)定高效地工作，因此不能為微型機電裝置提供持續(xù)穩(wěn)定的動力供應(yīng)，從而大大限制了微型機電裝置的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高效、穩(wěn)定、工作壽命長、易維護、容易制造的平行板模塊式微熱光電系統(tǒng)。平行板模塊式微熱光電系統(tǒng)由三部分組成由內(nèi)到外分別為平行板燃燒室，光電池以及光電池冷卻層，平行板燃燒室和光電池之間設(shè)有隔熱層。平行板燃燒室采用具有較強耐高溫性能的SiC陶瓷制備，隔熱層由耐高溫有機玻璃制備，光電池采用轉(zhuǎn)換效率較高且成本低的低帶隙GaSb電池，光電池冷卻層由吸熱玻璃制備。本裝置的具體工作過程為氫氣與氧氣充分混合后進入平行板燃燒室內(nèi)燃燒。平行板燃燒室外壁面涂有選擇性放射材料。當平行板燃燒室被加熱到800K左右時，就會放出光子。高能量光子透過隔熱層撞擊光電池時會激發(fā)出自由電子，從而產(chǎn)生電能輸出。本發(fā)明裝置能在不到0.1cmD的體積內(nèi)輸出l一10W的電功率。除了高能量密度外，本發(fā)明的最大優(yōu)點在于由于平行板燃燒室的簡單二維結(jié)構(gòu)，甚至不需要MEMS設(shè)備都能進行加工，使得平行板燃燒室的加工更加容易，尺寸精度也得到最大保證，而且很容易在平板材料上進行表面催化燃燒研究。另外，光電池很難加工成圓弧狀。由于燃燒室的簡單二維結(jié)構(gòu)，燃燒室的兩個平行面可以平行地設(shè)計光電池，從而解決了傳統(tǒng)微熱光電系統(tǒng)中由于燃燒室的圓柱型結(jié)構(gòu)所帶來的光電池不能最大化吸收發(fā)射器釋放的光子而引起的光電池轉(zhuǎn)換效率及系統(tǒng)整體效率的限制，而且平行板燃燒室微熱光電系統(tǒng)還可以加工成類似于燃料電池的模塊式微動力系統(tǒng)，使得整個系統(tǒng)更加緊湊，可以實現(xiàn)兩個或者多個系統(tǒng)的平行組合，有利于單位體積能量輸出密度的進一步提高。因此平行板燃燒室微熱光電系統(tǒng)的制造、裝配都比較容易；操作更可靠；更容易實現(xiàn)微型化。圖l為平行板燃燒室微熱光電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖面圖圖2為實施例平行板燃燒室結(jié)構(gòu)剖面圖圖3為模塊式雙平行板燃燒室微熱光電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖面圖1.平行板燃燒室2.隔熱層3.光電池4.光電池冷卻層5.燃燒室入口具體實施例方式本發(fā)明裝置的工作原理是將燃料燃燒所產(chǎn)生的化學(xué)能以熱輻射的形式釋放，然后使用光電池將其轉(zhuǎn)換為電能。平行板燃燒室作為燃料燃燒釋放熱能的空間，其壁面溫度的分布及高低是決定平行板微熱光電系統(tǒng)能否穩(wěn)定高效、穩(wěn)定工作的重要因素。平行板燃燒室由具有較強耐高溫性能的SiC陶瓷材料制成，所采用的SiC物性參數(shù)如表l所示。燃燒室長10mm，寬0.8mm，高lmm，壁厚0.2mm。平行板燃燒室外側(cè)為隔熱層，厚度為0.5mm，由耐高溫有機玻璃材料制成。光電池采用GaSb電池，平行地置于隔熱層兩側(cè)，厚度為0.4mm。光電池外側(cè)為光電池冷卻層，由吸熱玻璃制成，厚度為0.6mm。整個系統(tǒng)長10mm，寬4mm，高lmm，體積為0.04cm3。在一個標準大氣壓，常溫下，氫氣和氧氣經(jīng)各自減壓閥減壓后，經(jīng)流量控制器精確控制，以1.8:l的比例充分混合，在平行板燃燒室入口處點燃，然后進入燃燒室內(nèi)燃燒。流量控制器采用美國MSK流量控制器，用來精確控制燃料的流量。當平行板燃燒室被加熱到800K以上時，燃燒室外壁面的選擇性放射材料將平行板燃燒室高溫壁面產(chǎn)生的熱輻射能以光子的形式釋放，當光子透過隔熱曾撞擊到光電池時，將會激發(fā)出自由電子。通過將光電池與外接負載連接，就會產(chǎn)生電能輸出，從而作為微型機電裝置的動力源。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求1、平行板模塊式微熱光電系統(tǒng)，其特征在于由三部分組成，由內(nèi)到外分別為平行板燃燒室(1)，光電池(3)以及光電池冷卻層(4)，平行板燃燒室和光電池之間設(shè)有隔熱層(2)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的平行板模塊式微熱光電系統(tǒng)，其特征在于平行板燃燒室(1)采用SiC陶瓷制備，隔熱層(2)由耐高溫有機玻璃制備，光電池(3)采用低帶隙GaSb電池，光電池冷卻層(4)由吸熱玻璃制備。全文摘要本發(fā)明屬于微型動力機電系統(tǒng)(PowerMEMS)領(lǐng)域，特指一種平行板模塊式微熱光電系統(tǒng)，其由三個主要部分組成平行板燃燒室，光電池，及光電池冷卻層；由內(nèi)到外分別為平行板燃燒室，光電池以及光電池冷卻層，平行板燃燒室和光電池之間設(shè)有隔熱層。本發(fā)明具有無運動部件，易維護，加工制造容易，效率高，能夠穩(wěn)定工作等優(yōu)點。文檔編號H02N6/00GK101383571SQ20081002476公開日2009年3月11日申請日期2008年5月5日優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日發(fā)明者張會峰,楊文明,潘劍峰,宏薛申請人:江蘇大學(xué)