具有導(dǎo)引電極的電解質(zhì)溫差電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫差電池，更具體地說(shuō)，涉及一種具有導(dǎo)引電極的電解質(zhì)溫差電池。
【背景技術(shù)】
[0002]迫于因一次性能源逐步減少面臨逐步枯竭的趨勢(shì)以及因一次性能源的過(guò)度使用所造成的環(huán)境破壞，導(dǎo)致人類(lèi)生存環(huán)境日益惡劣化趨勢(shì)的壓力，“節(jié)能減排、有效利用可再生資源”已成當(dāng)今國(guó)際社會(huì)的普遍共識(shí)，朝著這個(gè)目標(biāo)，國(guó)際社會(huì)尤其是眾多發(fā)達(dá)國(guó)家及一些發(fā)展中國(guó)家，都在進(jìn)行著不懈的努力，盡量減少一次性能源的使用，加大投入可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，特別是針對(duì)潔凈可再生能源的開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目，是一個(gè)長(zhǎng)期的而又明顯持續(xù)增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]眾所周知，潔凈、安全而又取之不盡的可再生能源，如太陽(yáng)能、地?zé)豳Y源以及其它形式的熱能都是比較突出的開(kāi)發(fā)使用對(duì)象，有效開(kāi)發(fā)這些資源的技術(shù)支持就成了當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)，只有把這些取之不盡的可再生能源，逐步納入作為人類(lèi)主導(dǎo)使用能源，人類(lèi)才能逐步擺脫對(duì)一次性能源的依賴(lài)，才能逐步減緩人類(lèi)生存環(huán)境的惡化程度。
[0004]目前這些隨處可見(jiàn)的廉價(jià)可再生清潔能源，其電能轉(zhuǎn)換設(shè)備(如光伏電池、半導(dǎo)體溫差電池等)雖然理論前景令人看好，但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用過(guò)程中仍還存在較多各種缺陷，要么是存在著轉(zhuǎn)換效率低，發(fā)電成本高的缺陷，不適合大規(guī)模生產(chǎn)，要么是在制造生產(chǎn)這種能源裝換裝置過(guò)程中，本身對(duì)環(huán)境存在著一定程度的環(huán)境污染的弊端，從而成為發(fā)展過(guò)程中的瓶頸，導(dǎo)致可再生能源開(kāi)發(fā)使用一直未能進(jìn)入人們的主導(dǎo)能源使用的行列，使得自然界大量可利用的清潔能量資源白白流失浪費(fèi)，因此人類(lèi)目前因生存發(fā)展需求還一時(shí)無(wú)法擺脫對(duì)傳統(tǒng)一次性能源的依賴(lài)，從而導(dǎo)致目前全球環(huán)境惡化的趨勢(shì)無(wú)法從根本上得到有效改口 ο
[0005]鑒于以上情況，人類(lèi)迫切需要一種能把大量隨處“可見(jiàn)”的這些大自然無(wú)償賜給人類(lèi)的可再生能量資源，無(wú)污染、廉價(jià)地轉(zhuǎn)換為人們隨時(shí)方便使用是高級(jí)電力能源的裝換裝置，從而讓這些大自然的無(wú)盡資源造福人類(lèi)，服務(wù)人類(lèi)，使人類(lèi)生產(chǎn)力在基礎(chǔ)上得到良性循環(huán)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種熱能轉(zhuǎn)換效率高的具有導(dǎo)引電極的電解質(zhì)溫差電池。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種具有導(dǎo)引電極的電解質(zhì)溫差電池，包括電解質(zhì)、高溫電極和低溫電極，還包括導(dǎo)引電極，所述導(dǎo)引電極與高溫電極電連接，所述高溫電極位于高溫端，所述導(dǎo)引電極和低溫電極位于低溫端，所述導(dǎo)引電極和低溫電機(jī)相鄰相對(duì)設(shè)置，所述導(dǎo)引電極、高溫電極和低溫電極位于電解質(zhì)中。
[0008]上述方案中，所述導(dǎo)引電極、高溫電極和低溫電極為碳素電極。
[0009]上述方案中，所述導(dǎo)引電極和低溫電極平行間隔交錯(cuò)設(shè)置，可單層交錯(cuò)設(shè)置也可多層交錯(cuò)設(shè)置。
[0010]上述方案中，所述導(dǎo)引電極、高溫電極、低溫電極和電解質(zhì)位于密封外殼內(nèi)。
[0011]上述方案中，高溫端加熱的方式為熱水加熱、熱空氣加熱或太陽(yáng)能輻射加熱或其它直接或間接加熱方式，控制高溫端溫度不高于100攝氏度。
[0012]實(shí)施本發(fā)明的具有導(dǎo)引電極的電解質(zhì)溫差電池，具有以下有益效果:
[0013]1、在高溫電極和低溫電極之間再引入一個(gè)導(dǎo)引電極，通過(guò)導(dǎo)引電極來(lái)克服冷熱兩端電極間因熱傳導(dǎo)問(wèn)題和電池內(nèi)阻問(wèn)題而產(chǎn)生的矛盾。
[0014]2、成本低廉，電極所使用的原材料，來(lái)源豐富、成本低廉;它所使用的全部是普通常見(jiàn)原料，電極為各種普通石墨，電解質(zhì)也是極其普通的化工原料配制而成；
[0015]3、核心設(shè)備產(chǎn)品制造工藝簡(jiǎn)單，而且在生產(chǎn)過(guò)程中絕對(duì)沒(méi)有對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染的副產(chǎn)物產(chǎn)生。
[0016]4、發(fā)電過(guò)程中悄無(wú)聲息，無(wú)需專(zhuān)職人員值守，安全可靠，性能穩(wěn)定。
[0017]5、只要有溫差存在地方就可有電力能源，可廣泛使用自然界中各種不同形式的溫差熱能，可將大自然各種不同形式的溫差熱能有效地轉(zhuǎn)換為人們方便使用的電力能源
[0018]5、本發(fā)明可以將100°C以下的溫差能低級(jí)熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽芰坷棉D(zhuǎn)換率尚O
【附圖說(shuō)明】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0020]圖la、圖1b是本發(fā)明具有導(dǎo)引電極的電解質(zhì)溫差電池工作原理的等效電路圖；
[0021 ]圖2是電解質(zhì)溫差電池單體的平面電路示意圖；
[0022]圖3是立式夾芯式電解質(zhì)溫差電池單體的電路圖；
[0023]圖4是立式夾芯式電解質(zhì)溫差電池單體的主視圖；
[0024]圖5是立式夾芯式電解質(zhì)溫差電池單體的側(cè)視圖；
[0025]圖6是多層立式夾芯式電解質(zhì)溫差電池單體的示意圖；
[0026]圖7是多層立式夾芯式電解質(zhì)溫差電池單體另一實(shí)施例的示意圖；
[0027]圖8是太陽(yáng)能式電解質(zhì)溫差電池立式夾芯結(jié)構(gòu)單體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9是電解質(zhì)溫差電池總裝示意圖；
[0029]圖10是電解質(zhì)溫差電池組的電路圖；
[0030]圖11是水浴型電解質(zhì)溫差電池工作原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖12是太陽(yáng)能輻射型電解質(zhì)溫差電池工作原理結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0033]如圖1-圖12所示，本發(fā)明具有導(dǎo)引電極的電解質(zhì)溫差電池包括電解質(zhì)2、高溫電極
1、導(dǎo)引電極3和低溫電極4。
[0034]導(dǎo)引電極3與高溫電極I電連接，高溫電極I位于高溫端，導(dǎo)引電極3和低溫電極4位于低溫端，導(dǎo)引電極3和低溫電機(jī)相鄰相對(duì)設(shè)置，導(dǎo)引電極3、高溫電極I和低溫電極4位于電解質(zhì)2中。
[0035]本發(fā)明電解質(zhì)溫差電池發(fā)電原理與其他溫差電池(如半導(dǎo)體溫差電池、熱電偶等)基本相同，類(lèi)似于“塞貝克(seebeck)效應(yīng)”所產(chǎn)生的效果。其主體都是在兩種不同導(dǎo)體接觸界面之間因兩種導(dǎo)體內(nèi)部的導(dǎo)電粒子的激發(fā)能級(jí)所產(chǎn)生的差異，導(dǎo)致接觸面形成定向擴(kuò)散電場(chǎng)，這種定向擴(kuò)散電場(chǎng)在不同類(lèi)型的半導(dǎo)體界面形成的就是PN結(jié)，當(dāng)兩個(gè)接觸界面溫度出現(xiàn)差異時(shí)，其界面電子作定向自由擴(kuò)散形成差異，從而在兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，實(shí)現(xiàn)熱能直接轉(zhuǎn)換為電能的目的。
[0036]本發(fā)明電解質(zhì)溫差電池所涉及的兩種“導(dǎo)體”，一種是通常所用的惰性電極，本實(shí)施例中的惰性電極(導(dǎo)引電極3、高溫電極I和低溫電極4)為碳素電極，例如石墨、碳、石墨烯，另一種“導(dǎo)體”材料則是用普通化工原材料配制的水基電解質(zhì)2，這種由碳素電極與電解質(zhì)2相互接觸所形成的“PN結(jié)”，只需碳素電極插入水基電解質(zhì)2中就可大面積形成“PN結(jié)”電容界面，在兩端界面有溫度差情況下就可形成溫差電勢(shì)，其等效電路如圖la、圖1b所示。
[0037]圖la、圖1b是A、B兩個(gè)化學(xué)性質(zhì)完全相同的碳素電極在水基電解質(zhì)2中形成的等效電路。當(dāng)碳素電極和水基電解質(zhì)2接觸時(shí)，碳素電極與電解質(zhì)2接觸面的碳原子中未成鍵的那個(gè)自由電子，一部分?jǐn)U散到電解質(zhì)2中，與電解質(zhì)2中的正離子締合，形成一層類(lèi)似PN結(jié)的定向電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)電勢(shì)大約在I伏左右。“PN結(jié)”界面的電解質(zhì)2—面的電子在熱力溫度的作用“推動(dòng)”下，穿過(guò)“PN結(jié)”的電場(chǎng)阻礙層躍迀到“PN結(jié)”界面的另一面。不同的溫度下，其穿透能力也不相同，溫度越高“穿透”能力越強(qiáng)，因此，當(dāng)碳素電極與電解質(zhì)2的結(jié)面處在不同的溫度環(huán)境下時(shí)，在它們之間就會(huì)形成電勢(shì)差，這個(gè)電勢(shì)差與溫度差在一定溫度范圍內(nèi)成正比例關(guān)系，連接兩端電極就會(huì)在回路中產(chǎn)生電流，從而實(shí)現(xiàn)由溫差熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的目的。
[0038]另外，這一層由碳素電極與水基電解質(zhì)2所形成的“PN結(jié)”界面，不僅接觸面大，而且“PN結(jié)面”電場(chǎng)層非常薄，間距在納米級(jí)，從而使得這一層接觸面自然構(gòu)成了一個(gè)巨大容量的電容，且具有很明顯儲(chǔ)存和釋放電荷的功能，我們通常所說(shuō)的超級(jí)電容就是在這個(gè)狀態(tài)下形成的，因此，在實(shí)際電解質(zhì)2溫差發(fā)電過(guò)程有一些與其它類(lèi)型溫差電池不同的充放電特征都與這個(gè)自然形成的超級(jí)電容有極大的關(guān)聯(lián)，從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)它就是一個(gè)超級(jí)電容發(fā)電器。
[0039]在實(shí)際運(yùn)用操作過(guò)程中，如果簡(jiǎn)單地把惰性電極放入電解質(zhì)2兩端形成高溫電極I一一電解質(zhì)2