專利名稱：環(huán)境噪能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境噪能電池。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和物質(zhì)文化生活水平的提高，便攜式小型電子產(chǎn)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(guān)系變得越來越密切，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、干電池等化學(xué)電池，雖然能夠制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(huán)境的污染較為嚴(yán)重；太陽能電池雖然能滿足小功率電子產(chǎn)品的需要，但由于受光照條件的制約，在陰暗環(huán)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便攜式電池來滿足現(xiàn)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(huán)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(huán)境噪能。只要環(huán)境的背景溫度高于絕對零度(零下273．15攝氏度)，則這種取之方便、用之不竭的環(huán)境噪能將會永遠(yuǎn)存在，并隨溫度的變化而起伏。因此，開發(fā)一種能夠有效吸收環(huán)境噪能并將其自動轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行長期供電的便攜式環(huán)保電池，將會給人們的生活帶來極大方便。
本發(fā)明的目的就在于提供一種制造容易、攜帶方便，能夠有效吸收環(huán)境噪能并將其自動轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行長期供電的便攜式環(huán)保電池。
本發(fā)明主要包括具有光電特性的堿金屬(單質(zhì)、或合金、或化合物)、二極管1、二極管2、整流二極管3、整流二極管4、電子蒸氣凝聚板、電容、半導(dǎo)體熱電制冷元件、溫度范圍控制開關(guān)(或串接有熱敏電阻的時控開關(guān))、壓電材料膜片、諧振線圈(可調(diào)整)、諧振電容(可調(diào)整)、透光性真空容器、透光性電池外殼、儲熱片和絕熱材料，并按下列方式組裝在一起堿金屬封裝在透光性真空容器內(nèi)，并留有空間V；二極管1的陰極與電子蒸氣凝聚板相連并植入堿金屬內(nèi)部，電子蒸氣凝聚板封裝在透光性真空容器內(nèi)部的空間V中；二極管1的陽極與二極管2的陰極相連；二極管2的陽極與電容的一個電極相連；電容的另一電極與透光性真空容器內(nèi)的堿金屬連接；半導(dǎo)體熱電制冷元件的一個接線端與溫度范圍控制開關(guān)的一端聯(lián)接(或與熱敏電阻的一端聯(lián)接，熱敏電阻的另一端與時控開關(guān)的一端聯(lián)接)，半導(dǎo)體熱電制冷元件另一個接線端與透光性真空容器內(nèi)的堿金屬相連，溫度范圍控制開關(guān)的另一端(或時控開關(guān)的另一端)與二極管1的陽極相連；半導(dǎo)體熱電制冷元件的放熱端與儲熱片的一個表面緊密接觸，半導(dǎo)體熱電制冷元件的吸熱端與外部環(huán)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；壓電材料膜片的一個電輸出端經(jīng)過整流二極管3后與二極管1的陽極相連，另一個電輸出端與裝在透光性真空容器內(nèi)的堿金屬相連；諧振線圈和諧振電容組成電磁振蕩回路，振蕩回路的一個電輸出端經(jīng)整流二極管4后與二極管1的陽極相連，另一個電輸出端與裝在透光性真空容器內(nèi)的堿金屬相連；將上述聯(lián)接好的線路結(jié)構(gòu)整體裝入透光性電池外殼內(nèi)部，將二極管1的陽極露在外面作為電池的負(fù)極，將電容與堿金屬直接聯(lián)接的電極引線露在殼體外面作為電池的正極，絕熱材料填充在殼體內(nèi)部。其中裝在透光性真空容器內(nèi)的堿金屬與電子蒸氣凝聚板和管腳引線植入堿金屬內(nèi)部的二極管1組成本發(fā)明的核心；與時控開關(guān)串接有的熱敏電阻起高溫限定保護(hù)作用；電容具備濾波功能。
工作原理為1、光、電能量轉(zhuǎn)換當(dāng)僅有光線照射到電池上時，電池內(nèi)部的堿金屬因光電效應(yīng)而產(chǎn)生定向電子流；電子流經(jīng)電子蒸氣凝聚板、二極管1和二極管2匯集在電容的一個極板，并在電容的另一個極板上感應(yīng)出等量正電荷，從而在電容的兩端建立起靜電場。當(dāng)電容極板上的電荷達(dá)到一定量后，堿金屬(單質(zhì)、或合金、或化合物)因光電效應(yīng)而產(chǎn)生的電子流與來自電容極板上同性電荷的排斥力達(dá)到平衡，電子流不再定向移動；當(dāng)負(fù)載接入后，電容極板上的靜電荷由于受到二極管2的單向截止作用而不能通過負(fù)載放電，因而電容兩端的靜電場恒定存在，而負(fù)載的加入打破了堿金屬內(nèi)部電平衡，電子流經(jīng)二極管1、負(fù)載和堿金屬回路在負(fù)載上作功。由于光線的連續(xù)照射作用，電池輸出的電能在負(fù)載上的作功過程將連續(xù)進(jìn)行下去。
2、聲、電能量轉(zhuǎn)換當(dāng)僅有聲波傳送到電池上時，電池內(nèi)部的壓電材料膜片產(chǎn)生振動而在膜片的兩個電輸出端上產(chǎn)生電流，電流經(jīng)整流二極管3和二極管2后匯集在電容的極板上，在電容兩端建立起恒定電場；同時，膜片產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管3整流后流經(jīng)負(fù)載作功。隨著聲波的連續(xù)傳送，壓電材料膜片將產(chǎn)生連續(xù)的電能。
3、電磁波與電的能量轉(zhuǎn)換當(dāng)僅有電磁波傳送到電池上時，電池內(nèi)部由諧振線圈和諧振電容組成的振蕩回路(諧振頻段可以調(diào)整)因諧振而在回路中產(chǎn)生電流，電流從諧振回路的端址上輸出，經(jīng)整流二極管4和二極管2后匯集在電容的極板上，使電容兩端建立起恒定靜電場；同時，振蕩回路產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管4整流后流經(jīng)負(fù)載作功。隨著電磁波的連續(xù)傳送，振蕩回路將產(chǎn)生連續(xù)的電流。
4、熱、電能量轉(zhuǎn)換當(dāng)僅有熱量輻射到電池上時，電池內(nèi)部的堿金屬吸收熱能后，部分價電子因動能增加而從堿金屬向外運動形成電子流，一部分電子流經(jīng)電子蒸氣凝聚板、二極管1和二極管2匯集在電容的電極上，在電容兩端建立起靜電場；另一部分電子流經(jīng)溫度范圍控制開關(guān)(或熱敏電阻和時控開關(guān))、半導(dǎo)體熱電制冷元件和堿金屬回路，在半導(dǎo)體熱電制冷元件上作功，使半導(dǎo)體熱電制冷元件從外部環(huán)境吸收熱能，不斷提高堿金屬的溫度，從而使更多的價電子從堿金屬內(nèi)部向外運動，形成更強的電子流；當(dāng)堿金屬的溫度達(dá)到高溫限定值時，溫度范圍控制開關(guān)斷開(或達(dá)到預(yù)定加熱時間時時控開關(guān)斷開)，隨著堿金屬價電子的連續(xù)定向運動，堿金屬的溫度逐漸降低，當(dāng)溫度降低到低溫限定值時，溫度范圍控制開關(guān)接通(或達(dá)到預(yù)定間歇時間時時控開關(guān)接通)；當(dāng)接入負(fù)載后，堿金屬的價電子流經(jīng)二極管1、負(fù)載和堿金屬回路，在負(fù)載上作功。由于熱能的連續(xù)傳遞和電容的恒定電場作用，電池輸出的電能在負(fù)載上的作功過程將連續(xù)進(jìn)行下去。
當(dāng)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(zhuǎn)換過程將同時發(fā)生并相互促進(jìn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有不用人工充電，能夠自動將環(huán)境中的自由輻射能量持續(xù)轉(zhuǎn)化為電能的特點；具有凈化環(huán)境的特點。本發(fā)明主要利用堿金屬的價電子對光、熱和電場的敏感特性，結(jié)合特定的電路結(jié)構(gòu)條件，將光、熱、電磁波和聲波能量自動轉(zhuǎn)化為電能。本發(fā)明既不受光照條件制約，又無需人工充電，只要電池內(nèi)部的元件不損壞，電池的供電能力將永久存在。
下面結(jié)合附圖
和具體實施方式
對本發(fā)明作詳細(xì)說明附圖為環(huán)境噪能電池的工作原理示意圖。
附圖所述的環(huán)境噪能電池，[1]為堿金屬(單質(zhì)、或合金、或化合物)、[2]為二極管1、[3]為二極管2、[4]為整流二極管3、[5]為整流二極管4、[6]為電子蒸氣凝聚板、[7]為電容、[8]為半導(dǎo)體熱電制冷元件、[9]為溫度范圍控制開關(guān)(或串接有熱敏電阻的時控開關(guān))、[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(fù)載；在本實施例中，堿金屬[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(tài)；二極管1[2]為光電二極管；電容[7]為電解電容，具有濾波功能；壓電材料膜片[10]為壓電陶磁膜片；圖中未畫出與時控開關(guān)串接的熱敏電阻，以及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(zhuǎn)換當(dāng)僅有光線照射到電池上時，電池內(nèi)部的二極管1[2]和堿金屬[1]因光電效應(yīng)而產(chǎn)生定向電子流；電子流經(jīng)電子蒸氣凝聚板[6]、二極管1[2]和二極管2[3]匯集在電容[7]的極板，從而在電容[7]的兩端建立起靜電場。當(dāng)電容[7]極板上的電荷達(dá)到一定量后，二極管1[2]和堿金屬[1]因光電效應(yīng)而產(chǎn)生的電子流與電容[7]極板上同性電荷的排斥力達(dá)到平衡，電子流不再定向移動；當(dāng)負(fù)載[15]接入后，電容[7]極板上的靜電荷由于受到二極管2[3]的單向截止作用而不能通過負(fù)載[15]放電，因而電容[7]兩端的靜電場恒定不變，而負(fù)載[15]的加入打破了堿金屬[1]和二極管1[2]的內(nèi)部電平衡，電子流在電容[7]的靜電場作用下經(jīng)二極管1[2]、負(fù)載[15]和堿金屬[1]回路在負(fù)載[15]上作功。由于光線的連續(xù)照射和電容[7]兩端的恒定靜電場作用，電池輸出的電能在負(fù)載[15]上的作功過程將連續(xù)進(jìn)行下去。
2、聲、電能量轉(zhuǎn)換當(dāng)僅有聲波傳送到電池上時，電池內(nèi)部的壓電陶瓷膜片[10]產(chǎn)生振動而在膜片[10]的兩個電輸出端上產(chǎn)生電流，電流經(jīng)整流二極管3[4]和二極管2[3]后匯集在電容[7]的極板上，在電容[7]兩端建立起恒定電場；當(dāng)負(fù)載[15]加入后，膜片[10]產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管3[4]整流后流經(jīng)負(fù)載[10]作功。隨著聲波的連續(xù)傳送，壓電陶瓷膜片[10]將產(chǎn)生連續(xù)的電能。
3、電磁波與電的能量轉(zhuǎn)換當(dāng)僅有電磁波傳送到電池上時，電池內(nèi)部由諧振線圈[11]和諧振電容[12]組成的振蕩回路因諧振而在回路中產(chǎn)生電流，電流從諧振回路的端址上輸出，經(jīng)整流二極管4[5]和二極管2[3]后匯集在電容[7]的極板上，使電容[7]兩端建立起恒定靜電場；當(dāng)負(fù)載[15]加入后，振蕩回路產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管4[5]整流后流經(jīng)負(fù)載[15]作功。隨著電磁波的連續(xù)傳送，振蕩回路將產(chǎn)生連續(xù)的電流。
4、熱、電能量轉(zhuǎn)換當(dāng)僅有熱量輻射到電池上時，電池內(nèi)部的堿金屬[1]吸收熱能后，部分價電子因動能增加而從堿金屬[1]向外定向運動形成電子流，一部分電子流經(jīng)電子蒸氣凝聚板[6]、光電二極管1[2]和二極管2[3]匯集在電容[7]的陰極，并在電容[7]的陽極感應(yīng)出等量正電荷，從而在電容[7]兩端建立起靜電場；另一部分電子經(jīng)溫度范圍控制開關(guān)(或時控開關(guān))[9]、半導(dǎo)體熱電制冷元件[8]和堿金屬[1]回路，在半導(dǎo)體熱電制冷元件[8]上作功，使半導(dǎo)體熱電制冷元件[8]從外部環(huán)境吸收熱能，不斷提高堿金屬[1]的溫度，從而使更多的價電子從堿金屬[1]向外運動，形成更強的電子流；當(dāng)堿金屬[1]的溫度達(dá)到高溫限定值(或達(dá)到預(yù)定加熱時間)時，溫度范圍控制開關(guān)(或時控開關(guān))[9]斷開，隨著堿金屬[1]價電子的連續(xù)定向運動，堿金屬[1]的溫度逐漸降低，當(dāng)溫度降低到低溫限定值(或達(dá)到預(yù)定間歇時間)時，溫度范圍控制開關(guān)(或時控開關(guān))[9]接通；當(dāng)接入負(fù)載[15]后，堿金屬[1]內(nèi)部的價電子在電容[7]靜電場的作用下，流經(jīng)二極管1[2]、負(fù)載[15]和堿金屬[1]回路，在負(fù)載[15]上作功。由于熱能的連續(xù)傳遞和電容[7]的恒定電場作用，電池輸出的電能在負(fù)載[15]上的作功過程將連續(xù)進(jìn)行下去。
當(dāng)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(zhuǎn)換過程將同時發(fā)生并相互促進(jìn)。
權(quán)利要求
1.環(huán)境噪能電池主要包括具有光電特性的堿金屬(單質(zhì)、或合金、或化合物)、二極管1、二極管2、整流二極管3、整流二極管4、電子蒸氣凝聚板、電容、半導(dǎo)體熱電制冷元件、溫度范圍控制開關(guān)(或串接有熱敏電阻的時控開關(guān))、壓電材料膜片、諧振線圈(可調(diào)整)、諧振電容(可調(diào)整)、透光性真空容器、透光性電池外殼、儲熱片和絕熱材料，并按下列方式組裝在一起堿金屬封裝在透光性真空容器內(nèi)，并留有空間V；二極管1的陰極與電子蒸氣凝聚板相連并植入堿金屬內(nèi)部，電子蒸氣凝聚板封裝在透光性真空容器內(nèi)部的空間V中；二極管1的陽極與二極管2的陰極相連；二極管2的陽極與電容的一個電極相連；電容的另一電極與透光性真空容器內(nèi)的堿金屬連接；半導(dǎo)體熱電制冷元件的一個接線端與溫度范圍控制開關(guān)的一端聯(lián)接(或與熱敏電阻的一端聯(lián)接，熱敏電阻的另一端與時控開關(guān)的一端聯(lián)接)，半導(dǎo)體熱電制冷元件另一個接線端與透光性真空容器內(nèi)的堿金屬相連，溫度范圍控制開關(guān)的另一端(或時控開關(guān)的另一端)與二極管1的陽極相連；半導(dǎo)體熱電制冷元件的放熱端與儲熱片的一個表面緊密接觸，半導(dǎo)體熱電制冷元件的吸熱端與外部環(huán)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；壓電材料膜片的一個電輸出端經(jīng)過整流二極管3后與二極管1的陽極相連，另一個電輸出端與裝在透光性真空容器內(nèi)的堿金屬相連；諧振線圈和諧振電容組成電磁振蕩回路，振蕩回路的一個電輸出端經(jīng)整流二極管4后與二極管1的陽極相連，另一個電輸出端與裝在透光性真空容器內(nèi)的堿金屬相連；將上述聯(lián)接好的線路結(jié)構(gòu)整體裝入透光性電池外殼內(nèi)部，將二極管1的陽極露在外面作為電池的負(fù)極，將電容與堿金屬直接聯(lián)接的電極引線露在殼體外面作為電池的正極，絕熱材料填充在殼體內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是半導(dǎo)體熱電制冷元件與溫控開關(guān)(或串接有熱敏電阻的時控開關(guān))串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是透光性真空容器與半導(dǎo)體熱電制冷元件之間有一儲熱片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是電感和電容可以調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是透光性真空容器內(nèi)有一預(yù)留空間V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是透過外殼能夠看到堿金屬(單質(zhì)、或合金、或化合物)的顏色。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是封裝在透光性真空容器內(nèi)的堿金屬和電子蒸氣凝聚板與二極管1串聯(lián)，并且二極管1的管腳引線植入堿金屬內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明是一種將環(huán)境中的光、熱、電磁波和聲波等輻射能量自動轉(zhuǎn)化為電能的便攜式環(huán)保電池,主要由堿金屬,二極管、電子蒸氣凝聚板、電容、熱電制冷元件、溫控開關(guān)、壓電材料、電磁諧振回路、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(fā)明主要利用堿金屬的物理特性,結(jié)合特定的電路結(jié)構(gòu)條件,將環(huán)境噪能自動轉(zhuǎn)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H02N10/00GK1295377SQ0013353
公開日2001年5月16日 申請日期2000年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月19日
發(fā)明者王正峰 申請人:王正峰