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)和移動式交通工具(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、更換的工作給人增添了不少麻煩，而且其廢棄物對環(huán)境的污染較為嚴重；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溫度(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)化為電能進行長期供電的便攜式環(huán)保電池。
本發(fā)明主要由堿金屬合金、光電二極管1、二極管2、整流二極管3、整流二極管4、電子蒸氣凝聚板、電解電容、半導(dǎo)體熱電制冷元件、溫度范圍控制開關(guān)、壓電陶瓷膜片、諧振線圈、諧振電容、透光性真空容器、透光性電池外殼和儲熱片等部件組成，安裝方法為堿金屬合金裝在透光性真空容器內(nèi)，并留有空間V；光電二極管1的陰極與電子蒸氣凝聚板相連后裝在透光性真空容器內(nèi)部空間V中，并將二極管1的陰極植入堿金屬合金內(nèi)；光電二極管1的陽極與二極管2的陰極相連；二極管2的陽極與電解電容的陰極相連；電解電容的陽極與透光性真空容器內(nèi)的堿金屬合金相連；半導(dǎo)體熱電制冷元件的一端與溫度范圍控制開關(guān)相連，另一端與透光性真空容器內(nèi)的堿金屬合金相連，溫度范圍控制開關(guān)的另一端與光電二極管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，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；壓電陶瓷膜片的一個電輸出端經(jīng)過整流二極管3后與光電二極管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)的堿金屬合金相連；諧振線圈和諧振電容組成電磁振蕩回路，振蕩回路的一個輸出端經(jīng)整流二極管4后與光電二極管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)的堿金屬合金相連；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，將光電二極管1的陽極露在外面作為電池的負極，將電解電容的陽極露在外面作為電池的正極。
工作原理為1、光、電能量轉(zhuǎn)換當僅有光線照射到電池上時，電池內(nèi)部的光電二極管1和堿金屬合金因光電效應(yīng)而產(chǎn)生定向電子流；電子流經(jīng)電子蒸氣凝聚板、光電二極管1和二極管2匯集在電解電容的陰極，并在電解電容的陽極感應(yīng)出等量正電荷，從而在電解電容的兩端建立起靜電場。當電解電容陰極上的電荷達到一定量后，光電二極管1和堿金屬合金因光電效應(yīng)而產(chǎn)生的電子流受到電容極板上同性電荷的排斥力和電解電容靜電場的吸引力達到平衡，電子流不再定向移動；當負載接入后，電解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載放電，因而電解電容兩端的靜電場恒定存在，而負載的加入打破了堿金屬合金和光電二極管1的內(nèi)部電平衡，電子流在電解電容的靜電場作用下經(jīng)光電二極管1、負載和堿金屬合金回路在負載上作功。由于光線的連續(xù)照射和電解電容兩端的恒定靜電場作用，電池輸出的電能在負載上的作功過程將連續(xù)進行下去。
2、聲、電能量轉(zhuǎn)換當僅有聲波傳送到電池上時，電池內(nèi)部的壓電陶瓷膜片產(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后匯集在電解電容的極板上，在電解電容兩端建立起恒定電場；當負載加入后，堿金屬合金內(nèi)部的價電子在電解電容的恒定電場作用下，沿光電二極管1、負載和堿金屬合金回路在負載上作功，同時，膜片產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管3整流后也將流經(jīng)負載作功。隨著聲波的連續(xù)傳送，壓電陶瓷膜片將產(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因諧振而在回路中產(chǎn)生電流，電流諧振回路的端址上輸出，經(jīng)整流二極管4和二極管2后匯集在電解電容的極板上，使電解電容兩端建立起恒定靜電場；當負載加入后，堿金屬合金內(nèi)部價電子在電解電容的恒定電場作用下，經(jīng)光電二極管1、負載和堿金屬合金回路在負載上作功，同時，振蕩回路產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管4整流后也將流經(jīng)負載作功。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)換當僅有熱量輻射到電池上時，電池內(nèi)部的堿金屬合金吸收熱能后，部分價電子因動能增加而從堿金屬合金上蒸發(fā)出來形成電子流，一部分電子流經(jīng)電子蒸氣凝聚板、光電二極管1和二極管2匯集在電解電容的陰極，并在電解電容的陽極感應(yīng)出等量正電荷，從而在電解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)、半導(dǎo)體熱電制冷元件和堿金屬合金回路，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，不斷提高堿金屬合金的溫度，從而使更多的價電子從堿金屬合金上往外蒸發(fā)，形成更強的電子流；當堿金屬合金的溫度達到高溫限定值時，溫度范圍控制開關(guān)斷開，隨著堿金屬合金價電子的蒸發(fā)，堿金屬合金的溫度逐漸降低，當溫度降低到低溫限定值時，溫度范圍控制開關(guān)接通；當接入負載后，堿金屬合金內(nèi)部的價電子在電解電容靜電場的作用下，經(jīng)光電二極管1、負載和堿金屬合金回路，在負載上作功。由于熱能的連續(xù)傳遞和電解電容的恒定電場作用，電池輸出的電能在負載上的作功過程將連續(xù)進行下去。
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(zhuǎn)換過程將同時發(fā)生并相互促進。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有制造成本低，使用方法簡單，體積小，便于隨身攜帶的特點；具有不用人工充電，能夠自動將環(huán)境中的自由輻射能量轉(zhuǎn)化為電能的特點；具有凈化環(huán)境的特點。本發(fā)明主要利用堿金屬合金內(nèi)部的價電子對光、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]為堿金屬合金、[2]為光電二極管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]為電解電容、[8]為半導(dǎo)體熱電制冷元件、[9]為溫度范圍控制開關(guān)、[10]為壓電陶瓷膜片、[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；在本實施例中，堿金屬合金[1]是由14％的鈉、42％的鉀和44％的銫組成的熔點約為零下78攝氏度的三元體系，在常溫下呈液態(tài)；圖中未畫出透光性電池外殼。
具體工作過程為1、光、電能量轉(zhuǎn)換當僅有光線照射到電池上時，電池內(nèi)部的光電二極管1[2]和堿金屬合金[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]、光電二極管1[2]和二極管2[3]匯集在電解電容[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]的兩端建立起靜電場。當電容[7]陰極上的電荷達到一定量后，光電二極管1[2]和堿金屬合金[1]因光電效應(yīng)而產(chǎn)生的電子流受到電容[7]極板上同性電荷的排斥力和電容[7]靜電場的吸引力達到平衡，電子流不再定向移動；當負載[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載[15]放電，因而電容[7]兩端的靜電場恒定不變，而負載[15]的加入打破了堿金屬合金[1]和光電二極管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]、負載[15]和堿金屬合金[1]回路在負載[15]上作功。由于光線的連續(xù)照射和電解電容[7]兩端的恒定靜電場作用，電池輸出的電能在負載[15]上的作功過程將連續(xù)進行下去。
2、聲、電能量轉(zhuǎn)換當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]后匯集在電解電容[7]的極板上，在電容[7]兩端建立起恒定電場；當負載[15]加入后，堿金屬合金[1]內(nèi)部的價電子在電容[7]的恒定電場作用下，沿光電二極管1[2]、負載[15]和堿金屬合金[1]回路在負載[15]上作功，同時，膜片[10]產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管3[4]整流后也將流經(jīng)負載[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]后匯集在電解電容[7]的極板上，使電容[7]兩端建立起恒定靜電場；當負載[15]加入后，堿金屬合金[1]內(nèi)部價電子在電容[7]的恒定電場作用下，經(jīng)光電二極管1[2]、負載[15]和堿金屬合金[1]回路在負載[15]上作功，同時，振蕩回路產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管4[5]整流后也將流經(jīng)負載[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)換當僅有熱量輻射到電池上時，電池內(nèi)部的堿金屬合金[1]吸收熱能后，部分價電子因動能增加而從堿金屬合金[1]上蒸發(fā)出來形成電子流，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]匯集在電解電容[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)[9]、半導(dǎo)體熱電制冷元件[8]和堿金屬合金[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，不斷提高堿金屬合金[1]的溫度，從而使更多的價電子從堿金屬合金[1]上往外蒸發(fā)，形成更強的電子流；當堿金屬合金[1]的溫度達到高溫限定值時，溫度范圍控制開關(guān)[9]斷開，隨著堿金屬合金[1]價電子的蒸發(fā)，堿金屬合金[1]的溫度逐漸降低，當溫度降低到低溫限定值時，溫度范圍控制開關(guān)[9]接通；當接入負載[15]后，堿金屬合金[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]、負載[15]和堿金屬合金[1]回路，在負載[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載[15]上的作功過程將連續(xù)進行下去。
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(zhuǎn)換過程將同時發(fā)生并相互促進。
權(quán)利要求
環(huán)境噪能電池1、環(huán)境噪能電池主要由堿金屬合金、光電二極管1、二極管2、整流二極管3、整流二極管4、電子蒸氣凝聚板、電解電容、半導(dǎo)體熱電制冷元件、溫度范圍控制開關(guān)、壓電陶瓷膜片、諧振線圈、諧振電容、透光性真空容器、透光性電池外殼和儲熱片等部件組成，其特征在于堿金屬合金裝在透光性真空容器內(nèi)，并留有空間V；光電二極管1的陰極與電子蒸氣凝聚板相連后裝在透光性真空容器內(nèi)部空間V中，并將二極管1的陰極植入堿金屬合金內(nèi)；光電二極管1的陽極與二極管2的陰極相連；二極管2的陽極與電解電容的陰極相連；電解電容的陽極與透光性真空容器內(nèi)的堿金屬合金相連；半導(dǎo)體熱電制冷元件的一端與溫度范圍控制開關(guān)相連，另一端與透光性真空容器內(nèi)的堿金屬合金相連，溫度范圍控制開關(guān)的另一端與光電二極管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，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；壓電陶瓷膜片的一個電輸出端經(jīng)過整流二極管3后與光電二極管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)的堿金屬合金相連；諧振線圈和諧振電容組成電磁振蕩回路，振蕩回路的一個輸出端經(jīng)整流二極管4后與光電二極管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)的堿金屬合金相連；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，將光電二極管1的陽極露在外面作為電池的負極，將電解電容的陽極露在外面作為電池的正極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是當僅有光線照射到電池上時，電池內(nèi)部的光電二極管1和堿金屬合金因光電效應(yīng)而產(chǎn)生定向電子流；電子流經(jīng)電子蒸氣凝聚板、光電二極管1和二極管2匯集在電解電容的陰極，并在電解電容的陽極感應(yīng)出等量正電荷，從而在電解電容的兩端建立起靜電場；當電解電容陰極上的電荷達到一定量后，光電二極管1和堿金屬合金因光電效應(yīng)而產(chǎn)生的電子流受到電容極板上同性電荷的排斥力和電解電容靜電場的吸引力達到平衡，電子流不再定向移動；當負載接入后，電解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載放電，因而電解電容兩端的靜電場恒定存在，而負載的加入打破了堿金屬合金和光電二極管1的內(nèi)部電平衡，電子流在電解電容的靜電場作用下經(jīng)光電二極管1、負載和堿金屬合金回路在負載上作功；由于光線的連續(xù)照射和電解電容兩端的恒定靜電場作用，電池輸出的電能在負載上的作功過程將連續(xù)進行下去。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是當僅有聲波傳送到電池上時，電池內(nèi)部的壓電陶瓷膜片產(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后匯集在電解電容的極板上，在電解電容兩端建立起恒定電場；當負載加入后，堿金屬合金內(nèi)部的價電子在電解電容的恒定電場作用下，沿光電二極管1、負載和堿金屬合金回路在負載上作功，同時，膜片產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管3整流后也將流經(jīng)負載作功；隨著聲波的連續(xù)傳送，壓電陶瓷膜片將產(chǎn)生連續(xù)的電能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是當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因諧振而在回路中產(chǎn)生電流，電流諧振回路的端址上輸出，經(jīng)整流二極管4和二極管2后匯集在電解電容的極板上，使電解電容兩端建立起恒定靜電場；當負載加入后，堿金屬合金內(nèi)部價電子在電解電容的恒定電場作用下，經(jīng)光電二極管1、負載和堿金屬合金回路在負載上作功，同時，振蕩回路產(chǎn)生的電流經(jīng)二極管4整流后也將流經(jīng)負載作功；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。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征是當僅有熱量輻射到電池上時，電池內(nèi)部的堿金屬合金吸收熱能后，部分價電子因動能增加而從堿金屬合金上蒸發(fā)出來形成電子流，一部分電子流經(jīng)電子蒸氣凝聚板、光電二極管1和二極管2匯集在電解電容的陰極，并在電解電容的陽極感應(yīng)出等量正電荷，從而在電解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)、半導(dǎo)體熱電制冷元件和堿金屬合金回路，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，不斷提高堿金屬合金的溫度，從而使更多的價電子從堿金屬合金上往外蒸發(fā)，形成更強的電子流；當堿金屬合金的溫度達到高溫限定值時，溫度范圍控制開關(guān)斷開，隨著堿金屬合金價電子的蒸發(fā)，堿金屬合金的溫度逐漸降低，當溫度降低到低溫限定值時，溫度范圍控制開關(guān)接通；當接入負載后，堿金屬合金內(nèi)部的價電子在電解電容靜電場的作用下，經(jīng)光電二極管1、負載和堿金屬合金回路，在負載上作功；由于熱能的連續(xù)傳遞和電解電容的恒定電場作用，電池輸出的電能在負載上的作功過程將連續(xù)進行下去。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境噪能電池，其特征當光、熱、電磁波和聲波等輻射能量同時作用在電池上時，電池內(nèi)部將光、熱、電磁波和聲波等輻射能量自動轉(zhuǎn)化為電能的過程同時發(fā)生。
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,主要由堿金屬合金、光電二極管、電子蒸氣凝聚板、電解電容、熱電制冷元件、溫控開關(guān)、壓電陶瓷、電磁諧振回路、透光性真空容器、透光性外殼和儲熱片等部件組成。本發(fā)明主要利用堿金屬合金的物理特性,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H02N6/00GK1272719SQ0010923
公開日2000年11月8日 申請日期2000年6月19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