環境噪能電池的製作方法
2023-07-20 03:51:51
專利名稱：環境噪能電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種環境噪能電池。
隨著科學技術的發展和物質文化生活水平的提高，可攜式小型電子產品(如手機、尋呼機、筆記本電腦等)和移動交通工具(如汽車等)與人們的關係變得越來越密切，如何解決普通電池、電瓶的長期供電問題已迫在眉睫。蓄電池、乾電池等化學電池，雖然能夠製造成各種各樣的形狀提供使用，但是，定期充電、更換的工作給人們增添了不少麻煩，而且其廢棄物對環境的汙染較為嚴重；太陽能電池雖然能滿足小功率電子產品的需要，但由於受光照條件的制約，在陰暗環境中不能長期使用。因此，需要尋找一種能夠長期供電而又無需人工充電的可攜式電池來滿足現實生活的需要。為了解決這一問題，我們首先想到了散布在自然環境中的光、熱、電磁波和聲波等輻射能量，我們稱這種自由能量為環境噪能。只要環境的背景溫度高於絕對零度(零下273.15攝氏度)，則這種取之方便、用之不竭的環境噪能將會永遠存在，並隨溫度的變化而起伏。因此，開發一種能夠有效吸收環境噪能並將其自動轉化為電能進行長期供電的可攜式環保電池，將會給人們的生活帶來極大方便。
本發明的目的就在於提供一種製造容易、攜帶方便，能夠有效吸收環境噪能並將其自動轉化為電能進行長期供電的可攜式環保電池。
本發明主要由具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)、二極體2、二極體3(可有可無)、整流二極體4、整流二極體5、電子蒸氣凝聚板(採用具有透光性能的導電材料製造)、電容、半導體熱電製冷元件、溫度範圍控制開關(或串接有熱敏保護電阻的時控開關)、壓電材料膜片、諧振線圈(可調整)、諧振電容(可調整)、透光性真空容器、儲熱片、主導線、副導線、微光源、螢光材料、限流元件(可由短路至開路連續調節)、絕熱材料和透光性電池外殼組成，並按下列方式組裝在一起金屬(單質、或合金、或化合物)封裝在透光性真空容器內，並留有空間V；二極體2的陽極與主導線聯接；二極體2的陰極與電子蒸氣凝聚板相連，電子蒸氣凝聚板封裝在透光性真空容器內部並與具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)的表面接觸；透光性真空容器內的具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)與二極體3的陽極聯接；二極體3的陰極與副導線聯接；電容的一個電極與主導線聯接，另一電極與副導線聯接；壓電材料膜片的一個電輸出端與副導線聯接，另一個電輸出端與整流二極體4的陰極相連，整流二極體4的陽極與主導線聯接；諧振線圈和諧振電容組成電磁振蕩迴路，振蕩迴路的一個電輸出端與副導線聯接，另一個電輸出端與整流二極體5的陰極聯接，整流二極體5的陽極與主導線聯接；半導體熱電製冷元件的一個接線端與副導線聯接，另一個接線端與溫度範圍控制開關的一端聯接(或與熱敏電阻的一端聯接，熱敏電阻的另一端與時控開關的一端聯接)，溫度範圍控制開關(或時控開關)的另一個接線端與主導線聯接；半導體熱電製冷元件的放熱端與儲熱片的一個表面緊密接觸，半導體熱電製冷元件的吸熱端與外部環境接觸，儲熱片的另一表面與透光性真空容器外壁緊密接觸；微光源的一個電極經限流元件後與主導線聯接，另一個電極與副導線聯接；將上述聯接好的線路結構整體裝入透光性電池外殼內部，將主導線引出作為電池的負極，將副導線引出作為電池的正極，絕熱材料填充在殼體內部，螢光材料塗在外殼內壁的適當區域。其中裝在透光性真空容器內的具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)和電子蒸氣凝聚板共同構成本發明的核心部件，該部件能夠作為完整的光電轉換器件單獨使用；串接在時控開關迴路中的熱敏電阻起高溫限定保護作用；電容具備濾波功能；透光性真空容器具有高度絕緣性；為了增強電子蒸氣凝聚板(採用具有透光性能的導電材料製造)的透光能力，電子蒸氣凝聚板可以採用網式結構當微光源採用自身發光材料時，與微光源串接的限流元件可調至開路狀態(或去掉)。工作原理為1、光、電能量轉換當僅有光線照射到電池上時，螢光材料儲存光能。電池內部的具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)受光照而產生電子流，電子流經電子蒸氣凝聚板和二極體2形成定向運動；定向電子流一方面經限流元件點亮微光源照射金屬使金屬產生更強的光電流，一方面給電容充電，另一方面流經溫控開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)使半導體熱電製冷元件從環境中吸收熱量提高金屬的內能。當金屬的溫度達到高限值時，半導體熱電製冷元件停止工作。當負載接入後，金屬產生的電子流經電子蒸氣凝聚板、二極體2、負載、二極體3和金屬迴路在負載上作功，電容施放出部分電荷也在負載上作功。由於光線的連續照射作用，電池輸出的電能在負載上的作功過程將連續進行下去。
2、聲、電能量轉換當僅有聲波傳送到電池上時，電池內部的壓電材料膜片產生振動而在膜片的兩個電輸出端上產生電流，電流經整流二極體4後一方面經限流元件點亮微光源照射金屬使金屬產生更強的光電流，一方面給電容充電，另一方面流經溫控開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)使半導體熱電製冷元件從環境中吸收熱量提高金屬的內能。當金屬的溫度達到高限值時，半導體熱電製冷元件停止工作。當負載接入後，膜片產生的電流經二極體4整流後在負載上作功，同時金屬產生的電子流經電子蒸氣凝聚板、二極體2、負載、二極體3和金屬迴路在負載上作功，電容施放出部分電荷也在負載上作功。隨著聲波的連續傳送，電池將產生連續的電能。
3、電磁波與電的能量轉換當僅有電磁波傳送到電池上時，電池內部由諧振線圈和諧振電容組成的振蕩迴路(諧振頻段可以調整)因諧振而在迴路中產生電流，電流從諧振迴路的端址上輸出，經整流二極體5後一方面經限流元件點亮微光源照射金屬使金屬產生更強的光電流，一方面給電容充電，另一方面流經溫控開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)使半導體熱電製冷元件從環境中吸收熱量提高金屬的內能。當金屬的溫度達到高限值時，半導體熱電製冷元件停止工作。當負載接入後，電磁振蕩迴路產生的電流經二極體5整流後在負載上作功，同時金屬產生的電子流經電子蒸氣凝聚板、二極體2、負載、二極體3和金屬迴路在負載上作功，電容施放出部分電荷也在負載上作功。隨著電磁波的連續傳送，電池將產生連續的電能。
4、熱、電能量轉換當僅有熱量輻射到電池上時，電池內部的具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)吸收熱能後內能增加，部分價電子因熱運動加劇而從金屬內部向外逸出，經電子蒸氣凝聚板和二極體2形成定向運動；定向電子流一方面經限流元件點亮微光源照射金屬使金屬產生更強的光電子流，一方面給電容充電，另一方面流經溫控開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)使半導體熱電製冷元件從環境中吸收熱量提高金屬的內能。當金屬的溫度達到高限值時，半導體熱電製冷元件停止工作。當負載接入後，金屬產生的電子流經電子蒸氣凝聚板、二極體2、負載、二極體3和金屬迴路在負載上作功，電容施放出部分電荷也在負載上作功。隨著金屬價電子的連續逸出，金屬的溫度逐漸降低，當溫度降低到低溫限定值時，溫度範圍控制開關接通(或達到預定間歇時間時時控開關接通)，半導體熱電製冷元件工作，從外部環境吸收熱量提高金屬的內能。由於熱能的連續傳遞，電池將輸出連續的電能。
當光、熱、電磁波和聲波等輻射能量同時作用在電池上時，上述的能量轉換過程將同時發生並相互促進。
本發明與現有技術相比，具有不用人工充電，能夠自動將環境中的自由輻射能量持續轉化為電能的特點；具有淨化環境的特點。本發明主要利用具有光電特性的金屬價電子對光、熱和電場的敏感特性，結合特定的電路結構條件，將光、熱、電磁波和聲波能量自動轉化為電能。本發明既不受光照條件制約，又無需人工充電，只要電池內部的元件不損壞，電池的供電能力將永久存在。
下面結合附圖
和具體實施方式
對本發明作詳細說明附圖為環境噪能電池的工作原理示意圖。
附圖所述的環境噪能電池，[1]為具有光電特性的金屬(單質、或合金、或化合物)、[2]為二極體2、[3]為二極體3、[4]為整流二極體4、[5]為整流二極體5、[6]為電子蒸氣凝聚板、[7]為電容、[8]為半導體熱電製冷元件、[9]為溫度範圍控制開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)、[10]為壓電材料膜片、[11]為諧振線圈、[12]為諧振電容、[13]為透光性真空容器、[14]為儲熱片、[15]為負載、[16]為主導線、[17]為副導線、[18]為微光源、[19]為螢光材料、[20]為限流元件；在本實施例中，金屬[1]為由12％的鈉、47％的鉀和41％的銫組成的熔點為零下78攝氏度的合金，該合金在常溫下呈液態；壓電材料膜片[10]為壓電陶磁膜片；圖中未畫出與時控開關串接的熱敏電阻、絕熱材料和透光性電池外殼等部件。
具體工作過程為1、光、電能量轉換當僅有光線照射到電池上時，外殼上的螢光材料[19]吸收光能。電池內部的金屬[1]因光電效應而產生電子流；電子流經電子蒸氣凝聚板[6]和二極體2[2]形成定向運動，一方面經限流元件[20]點亮微光源[18]照射金屬[1]使金屬[1]產生更強的光電流，一方面給電容[7]充電，另一方面流經溫控開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)[9]使半導體熱電製冷元件[8]從環境中吸收熱量提高金屬[1]的內能。當金屬[1]的溫度達到高限值時，半導體熱電製冷元件[8]停止工作。當負載[15]接入後，金屬[1]產生的電子流經電子蒸氣凝聚板[6]、二極體2[2]、負載[15]、二極體3[3]和金屬[1]迴路在負載[15]上作功，電容[7]施放出部分電荷也在負載[15]上作功。由於光線的連續照射作用，電池輸出的電能在負載[15]上的作功過程將連續進行下去。
2、聲、電能量轉換當僅有聲波傳送到電池上時，電池內部的壓電陶瓷膜片[10]產生振動而在膜片[10]的兩個電輸出端上產生電流，電流經整流二極體4[4]後一方面經限流元件[20]點亮微光源[18]照射金屬[1]使金屬[1]產生更強的光電流，一方面給電容[7]充電，另一方面流經溫控開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)[9]使半導體熱電製冷元件[8]從環境中吸收熱量提高金屬[1]的內能。當金屬[1]的溫度達到高限值時，半導體熱電製冷元件[8]停止工作。當負載[15]接入後，膜片[10]產生的電流經二極體4[4]整流後在負載[15]上作功，同時金屬[1]產生的電子流經電子蒸氣凝聚板[6]、二極體2[2]、負載[15]、二極體3[3]和金屬[1]迴路在負載[15]上作功，電容[7]施放出部分電荷也在負載[15]上作功。隨著聲波的連續傳送，電池將產生連續的電能。
3、電磁波與電的能量轉換當僅有電磁波傳送到電池上時，電池內部由諧振線圈[11]和諧振電容[12]組成的振蕩迴路因諧振而在迴路中產生電流，電流從諧振迴路的端址上輸出，經整流二極體5[5]後一方面經限流元件[20]點亮微光源[18]照射金屬[1]使金屬[1]產生更強的光電流，一方面給電容[7]充電，另一方面流經溫控開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)[9]使半導體熱電製冷元件[8]從環境中吸收熱量提高金屬[1]的內能。當金屬[1]的溫度達到高限值時，半導體熱電製冷元件[8]停止工作。當負載[15]接入後，電磁振蕩迴路產生的電流經二極體5[5]整流後在負載[15]上作功，同時金屬[1]產生的電子流經二極體2[2]、負載[15]、二極體3[3]和金屬[1]迴路在負載[15]上作功，電容[7]施放出部分電荷也在負載[15]上作功。隨著電磁波的連續傳送，電池將產生連續的電能。
4、熱、電能量轉換當僅有熱量輻射到電池上時，電池內部的金屬[1]吸收熱能後內能增加，部分價電子因熱運動加劇而從金屬[1]內部向外逸出，經電子蒸氣凝聚板[6]和二極體2[2]進行定向運動；定向電子流一方面經限流元件[20]點亮微光源[18]照射金屬[1]使金屬[1]產生更強的光電流，一方面給電容[7]充電，另一方面流經溫控開關(或串接有熱敏電阻的時控開關)[9]使半導體熱電製冷元件[8]從環境中吸收熱量提高金屬[1]的內能。當金屬[1]的溫度達到高限值時，半導體熱電製冷元件[8]停止工作。當負載[15]接入後，金屬[1]產生的電子流經電子蒸氣凝聚板[6]、二極體2[2]、負載[15]、二極體3[3]和金屬[1]迴路在負載[15]上作功，電容[7]施放出部分電荷也在負載[15]上作功。隨著金屬[1]價電子的連續逸出，金屬[1]的溫度逐漸降低，當溫度降低到低溫限定值時，溫度範圍控制開關[9]接通(或達到預定間歇時間時時控開關[9]接通)，半導體熱電製冷元件[8]工作，從外部環境吸收熱量提高金屬[1]的內能。由於熱能的連續傳遞，電池將輸出連續的電能。
當光、熱、電磁波和聲波等輻射能量同時作用在電池上時，上述的能量轉換過程將同時發生並相互促進。
權利要求
1.環境噪能電池主要由具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)、二極體2、二極體3(可有可無)、整流二極體4、整流二極體5、電子蒸氣凝聚板(採用具有透光性能的導電材料製造)、電容、半導體熱電製冷元件、溫度範圍控制開關(或串接有熱敏保護電阻的時控開關)、壓電材料膜片、諧振線圈(可調整)、諧振電容(可調整)、透光性真空容器、儲熱片、主導線、副導線、微光源、螢光材料、限流元件(可由短路至開路連續調節)、絕熱材料和透光性電池外殼組成，並按下列方式組裝在一起金屬(單質、或合金、或化合物)封裝在透光性真空容器內，並留有空間V；二極體2的陽極與主導線聯接；二極體2的陰極與電子蒸氣凝聚板相連，電子蒸氣凝聚板封裝在透光性真空容器內部並與具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)的表面接觸；透光性真空容器內的具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)與二極體3的陽極聯接；二極體3的陰極與副導線聯接；電容的一個電極與主導線聯接，另一電極與副導線聯接；壓電材料膜片的一個電輸出端與副導線聯接，另一個電輸出端與整流二極體4的陰極相連，整流二極體4的陽極與主導線聯接；諧振線圈和諧振電容組成電磁振蕩迴路，振蕩迴路的一個電輸出端與副導線聯接，另一個電輸出端與整流二極體5的陰極聯接，整流二極體5的陽極與主導線聯接；半導體熱電製冷元件的一個接線端與副導線聯接，另一個接線端與溫度範圍控制開關的一端聯接(或與熱敏電阻的一端聯接，熱敏電阻的另一端與時控開關的一端聯接)，溫度範圍控制開關(或時控開關)的另一個接線端與主導線聯接；半導體熱電製冷元件的放熱端與儲熱片的一個表面緊密接觸，半導體熱電製冷元件的吸熱端與外部環境接觸，儲熱片的另一表面與透光性真空容器外壁緊密接觸；微光源的一個電極經限流元件後與主導線聯接，另一個電極與副導線聯接；將上述聯接好的線路結構整體裝入透光性電池外殼內部，將主導線引出作為電池的負極，將副導線引出作為電池的正極，絕熱材料填充在殼體內部，螢光材料塗在外殼內壁的適當區域。
2.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是半導體熱電製冷元件與溫控開關(或串接有熱敏保護電阻的時控開關)串聯。
3.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是透光性真空容器與半導體熱電製冷元件之間有一儲熱片。
4.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是透光性真空容器旁邊有一個與限流元件串接的微光源。
5.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是透光性真空容器內有一預留空間V。
6.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是透過外殼能夠看到具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)的顏色。
7.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是封裝在透光性真空容器內的電子蒸氣凝聚板與具有光電性能的金屬(單質、或合金、或化合物)的表面接觸，二極體2與電子蒸氣凝聚板聯接。
8.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是在電池的陽極與陰極之間有一個電容。
9.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是二極體2、整流二極體4和整流二極體5均用陽極與主導線直接(或間接)聯接。
10.根據權利要求1所述的環境噪能電池，其特徵是電池外殼內壁上塗有螢光材料。
全文摘要
本發明是一種將環境中的光、熱、電磁波和聲波等輻射能量自動轉化為電能的可攜式環保電池,主要由具有光電性能的金屬、二極體、電子蒸氣凝聚板、電容、熱電製冷元件、溫控開關、壓電材料、電磁諧振迴路、透光性真空容器、透光性外殼、儲熱片和絕熱材料等部件組成。本發明利用特定金屬的光電特性,結合特定的電路結構條件,將環境噪能自動轉化為電能加以利用。具有攜帶方便,能夠長久供電而無需人工充電的特點。
文檔編號H01L37/02GK1311555SQ01104098
公開日2001年9月5日 申請日期2001年2月23日 優先權日2000年11月13日
發明者王正峰 申請人:王正峰