專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體燃料電池及發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃料電池及發(fā)電機(jī)，尤其是半導(dǎo)體溫差式燃料電池及發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
電化學(xué)燃料電池早在1839年就已被發(fā)現(xiàn)，美國(guó)國(guó)家航天局和宇航局于二十世紀(jì)中期就在航天計(jì)劃中開(kāi)始應(yīng)用，但是直到目前仍沒(méi)有推廣或商品化。日本豐田公司計(jì)劃推出一款概念型的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)，戴姆勒-克萊斯勒汽車(chē)公司和福特公司共同在一家合股經(jīng)營(yíng)的公司已投資了數(shù)億美元僅用于發(fā)展燃料電池裝置?？梢?jiàn)電化學(xué)燃料電池的商品化進(jìn)程還在實(shí)驗(yàn)室階段。
國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)的發(fā)展，從政策和數(shù)量上看已被國(guó)家和百姓接受。然而電動(dòng)自行車(chē)的電池卻成了用戶(hù)的心病當(dāng)騎車(chē)回家停車(chē)后，要提著幾十斤重的電池到電源附近充電；騎車(chē)途中一旦沒(méi)有電，又沒(méi)有辦法及時(shí)補(bǔ)充；充電畢竟需要幾小時(shí)時(shí)間又必須要有電源裝置，不僅麻煩而且耽誤使用。而且鉛酸電池大量使用帶來(lái)大量鉛使用問(wèn)題，對(duì)環(huán)境危害極大，會(huì)導(dǎo)致很多非法提煉鉛礦，導(dǎo)致嚴(yán)重環(huán)境污染和人員危害。開(kāi)發(fā)制造一種清潔無(wú)污染、能源補(bǔ)充方便快捷、價(jià)格低廉的新型能源電池成為比較迫切的需求。半導(dǎo)體物理方式燃料電池就可以滿足這些基本優(yōu)點(diǎn)，而且半導(dǎo)體物理方式燃料電池發(fā)電機(jī)就是其中的一種有效的能源利用方式。

發(fā)明內(nèi)容
半導(dǎo)體燃料電池的原理是基于半導(dǎo)體溫差制冷器件的逆向運(yùn)用(帕爾帖效應(yīng)原理)。溫差電半導(dǎo)體制冷器件是根據(jù)帕爾帖效應(yīng)原理，利用半導(dǎo)體材料的溫差電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷，參考圖1在一對(duì)用金屬連接在一起的半導(dǎo)體(1塊N型、1塊P型)電對(duì)通以直流電源，電載流子就會(huì)移熱至散熱端1；制冷端2則降溫產(chǎn)冷。散熱端1和制冷端2由電絕緣、熱良導(dǎo)的材料制成。用這一原理制作的半導(dǎo)體溫差制冷器件現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如日常生活中的帶制冷功能的飲水機(jī)，醫(yī)療用的冰帽，車(chē)載冰箱等等。
我們知道當(dāng)給永磁電機(jī)通以直流電源，電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)；當(dāng)用機(jī)械帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，在電機(jī)導(dǎo)線兩端就會(huì)有電能輸出，這就是電動(dòng)機(jī)的逆效應(yīng)。我們依照這一提示，在半導(dǎo)體電制冷器件的兩端制造一個(gè)溫差，即，一面加熱另一面散熱，那么接在導(dǎo)線兩端的電表就會(huì)跳字，指示有電能輸出。當(dāng)制造的溫差越大，輸出的電能就越強(qiáng)。依照這一原理，我們發(fā)明了物理方式半導(dǎo)體燃料電池及發(fā)電機(jī)。


圖1是根據(jù)帕爾帖效應(yīng)的溫差電半導(dǎo)體制冷器件原理圖；圖2是本實(shí)用新型的物理方式半導(dǎo)體燃料電池原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的物理方式半導(dǎo)體燃料發(fā)電機(jī)原理圖。
實(shí)施例描述一、物理方式半導(dǎo)燃料電池本實(shí)用新型的半導(dǎo)體燃料電池包括一個(gè)密封的、帶有可控制的燃料補(bǔ)充口3的容器4，其內(nèi)裝入吸附載體5及電熱膜6，容器4頂部具有蜂窩狀陶瓷7，容器4上端連接著一個(gè)反應(yīng)室8，反應(yīng)室8具有進(jìn)氣口9和排氣口10，反應(yīng)室頂蓋11外壁緊貼有一個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件12，半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件12的與反應(yīng)室頂蓋11遠(yuǎn)離端安有散熱器13，且在半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件12兩端分別連接導(dǎo)線。本實(shí)用新型的具體制造及使用如下用機(jī)械制造方法制造一個(gè)密封的、帶有可控制的燃料補(bǔ)充口3的容器4，其內(nèi)裝入如柔軟可吸附燃料，例如酒精的吸附載體5及電熱膜6。燃料，例如酒精，由燃料補(bǔ)充口加入容器4內(nèi)，被載體5吸附，并以燃料蒸氣的形式向上蒸發(fā)。當(dāng)溫度較低的時(shí)候，電熱膜6由控制器14控制對(duì)燃料，例如酒精，液體進(jìn)行加熱，使其迅速向上蒸發(fā)，向上蒸發(fā)的燃料蒸汽通過(guò)蜂窩狀陶瓷7(該陶瓷附有貴金屬鉑為催化劑)，燃料分子被激活進(jìn)入反應(yīng)室8；燃料分子顯出特殊活性，它會(huì)與由進(jìn)氣孔9進(jìn)入的氧氣迅速反應(yīng)，放出大量的熱，熱加溫集中在帶有進(jìn)氣孔9、排氣孔10的燃燒室蓋11。在燃燒室蓋11的排氣孔10一面產(chǎn)生120℃以上的溫度，這一溫度直接傳導(dǎo)給緊貼在其上的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件12，的熱端，這一熱量會(huì)通過(guò)晶體快速導(dǎo)入半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件12另一端，使其也跟著升溫，所以在另一端要加裝一個(gè)高效散熱器13，使其迅速散熱降溫，在半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件12兩端制造一個(gè)溫差(60-65℃)。在這一溫差之下，直流電源輸出端導(dǎo)線就輸出電能，輸出的電能直接利用或者由儲(chǔ)能電池15儲(chǔ)存。本結(jié)構(gòu)是溫差半導(dǎo)體制冷器件的逆應(yīng)用，兩者結(jié)構(gòu)相同，但制造工藝不同；本結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件12由晶體和連接片構(gòu)成，晶片和連接片之間的連接不是采用焊接，而是采用燒結(jié)，而且晶體的接觸面積要大，降低內(nèi)阻。在目前制造技術(shù)水平下，單片面積為40×40厘米2的器件功率可達(dá)到250W以上(已有測(cè)試數(shù)據(jù))。如要求獲得更大功率可通過(guò)多片器件并、串聯(lián)來(lái)獲得。
依照本技術(shù)制造的燃料電池16可廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)作動(dòng)力電池；也可以用做其他需要電池動(dòng)力的設(shè)備。本燃料電池與現(xiàn)有鉛酸電池相比，具有重量輕，無(wú)污染、能源補(bǔ)充快捷(同汽車(chē)加油相當(dāng))，可進(jìn)行長(zhǎng)途運(yùn)行，無(wú)續(xù)駛里程擔(dān)憂。
與電化學(xué)燃料電池相比其更能顯示出其優(yōu)越性濟(jì)性極高，造價(jià)只有電化學(xué)燃料電池的千分之一，甚至更少，越是功率大的電池性?xún)r(jià)比越高；普通材料就可以制造，不需要壓力容器承載。環(huán)保性高，燃料使用后無(wú)殘余，幾乎不需要處理。綜合經(jīng)濟(jì)效益高，由玉米制造可添加到汽油中的乙醇酒精就可直接利用，可帶動(dòng)農(nóng)民增收，也不會(huì)和其他機(jī)動(dòng)車(chē)爭(zhēng)能源。
二、物理方式半導(dǎo)體發(fā)電機(jī)在以上燃料電池16的輸出端，接入一個(gè)逆變模塊17，配合適當(dāng)?shù)目刂破?8就組成了一個(gè)發(fā)電機(jī)(見(jiàn)圖3)。
由于該發(fā)電機(jī)的特殊原理結(jié)構(gòu)，具有體積小，效率高，清潔環(huán)保，無(wú)噪音等特點(diǎn)，可進(jìn)行室內(nèi)運(yùn)行，具有小型柴油發(fā)電機(jī)不可比的優(yōu)越性，且造價(jià)要低得多，適用范圍寬廣。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體燃料電池，其特征在于包括一個(gè)密封的、帶有可控制的燃料補(bǔ)充口(3)的容器(4)，容器(4)內(nèi)裝入吸附載體(5)及電熱膜(6)，容器(4)頂部具有蜂窩狀陶瓷(7)，容器(4)上端連接著一個(gè)反應(yīng)室(8)，反應(yīng)室(8)具有進(jìn)氣口(9)和排氣口(10)，反應(yīng)室頂蓋(11)外壁緊貼有一個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件(12)，半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件(12)的與反應(yīng)室頂蓋(11)遠(yuǎn)離端安有散熱器(13)，且在半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件(12)兩端分別連接導(dǎo)線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于所述蜂窩狀陶瓷(7)粘附有鉑類(lèi)催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件(12)由晶體和連接片構(gòu)成，晶片和連接片之間的連接不是采用焊接，而是采用燒結(jié)。
4.一種半導(dǎo)體燃料發(fā)電機(jī)，其特征在于所述發(fā)電機(jī)是在權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的燃料電池的輸出端接入一個(gè)逆變模塊(17)，再配合適當(dāng)?shù)目刂破?18)而組成。
專(zhuān)利摘要一種半導(dǎo)體燃料電池，包括一個(gè)密封的、帶有可控制的燃料補(bǔ)充口(3)的容器(4)，其內(nèi)裝入特殊載體(5)及電熱膜(6)，容器(4)頂部具有蜂窩狀陶瓷(7)，容器(4)上端連接著一個(gè)反應(yīng)室(8)，反應(yīng)室(8)具有進(jìn)氣口(9)和排氣口(10)，反應(yīng)室頂蓋(11)外壁緊貼有一個(gè)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件(12)，半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件(12)的與反應(yīng)室頂蓋(11)遠(yuǎn)離端安有散熱器，且在半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件(12)兩端分別連接導(dǎo)線。以及由所述所述的燃料電池的輸出端接入一個(gè)逆變模塊(17)，再配合適當(dāng)?shù)目刂破?18)而組成的半導(dǎo)體燃料發(fā)電機(jī)。
文檔編號(hào)H01L35/28GK2763982SQ20042012019
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者陳永生 申請(qǐng)人:陳永生