[00048179]一种带有加速器的真空热电二极管直流发电装置

　　技术简介：真空二极电子管直流发电技术已经有60多年历史，属于热电直接转换的技术领域（TEG: Thermoelectric generator），目前进入实用阶段的主要为热离子发电器。TEG的另一个方向是热电偶发电技术，通常称为温差电堆。目前，TEG技术主要应用于航天、军事、海洋等特殊领域。本项目去除了价格昂贵且难以控制精度的热离子发生装置，将真空热电二极管和温差电堆两种技术通过热耦合与电连接技术实现热电转换，可称之为AB电源，目前已完成原理性验证。通过缩小二极管极间距、降低内阻、阳极逸出功小于或等于阴极逸出功等综合措施，同时利用正电场使得电子加速的原理，较之TEG技术，AB电源可以输出更高的电压和电功率，单个AB发电元件每平方厘米输出电功率范围可以从微瓦级到瓦特级，直至10w/cm2以上。多个AB发电元件可以通过电气串、并、混连以输出更高的电功率。理论上，发电元件的堆叠个数没有上限。AB电源热电效率高于TEG技术，可达到20～30%以上，连续寿命可达10000小时以上。为防止内部电气短路并减少热应力，本项目专利说明书给出了相应的技术方案。发电元件或元件组可以采用Al2O3等陶瓷进行真空封装，形成固体件。真空热电二极管与市售的普通整流或检波二极电子管基本工作原理相同，但是其结构和伏安区域有所差别。普通二极管主要工作在阳极电位为正的第一伏安象限，热电二极管可以工作在第一象限，但是主要应工作在阳极电位为负的第二伏安象限。普通真空二极管和热离子管电极之间的间距较大，一般大于100μm，而热电二极管极间距一般应小于100μm，直至10μm以下。本项目未能给出样品（本人标注为构思阶段），但实际上，AB电源技术是基于已经有几十年的工业制造历史的真空电子和热电堆两项嫁接技术，非常成熟。 　　燃料电池属于化学发电装置，效率高于AB电源，某些实际产品已达到45%左右。但是，国内外专家认为其产品降低成本，完善技术还需要数十年的历程。其商业化的主要障碍在于技术复杂，成本高昂，寿命不够长（一般低于5000小时）。目前国内一辆燃料电池巴士价格高达人民币几百万元。AB电源属于物理发电装置，寿命较长，技术相对成熟且较为简单。更重要的一点在于，AB电源适合于更多的能量形式，例如核能、太阳能领域，这是燃料电池不能企及的。半导体光电池技术也属于物理发电装置，AB电源太阳能光伏发电的效率可以高于光电池。量产后的AB电源成本低于光电池和燃料电池。 　　技术的应用领域前景分析：AB电源效率较高、结构简单、可靠性高、无噪音，可匹配多种热源技术。例如，采用燃气或液体燃料微型燃烧器、氢氧燃烧器、核燃料、核乏燃料钷、太阳能聚光器，甚至于煤炭炉，等等。AB电源在废热、地热、太阳能利用方面也大有用武之地。AB电源适合于各种中小供电的领域。微小电源：例如海洋、山地的航标、地质等无值守站点，微小机器人，甚至心脏起搏器，等；移动计算和通讯的小型电源：例如笔记本电脑、电信无线网络站点，卫星通信，等；运载工具的动力电源:例如汽车、无人驾驶飞机、军事运载工具，等。理论上，AB电源也可以用于地面或空间的固定电站，A-D转换后通过电力网络输送电能。综上所述，由于AB电源为基础性能源技术，具有优良性能，可以运用到通信、计算、交通运输、航天航空、生物医学等多个领域。 　　经济收益分析：分析AB电源经济收益的盘子究竟有多大，在产品成本核算之前还为时尚早。但考虑该产品位于多系列产业链的顶部，可以仅就笔记本电脑和汽车产业做一个粗略估算，以窥全貌。如果每瓦特按10元计算，笔记本电脑供电量可大致按100w计，100w的AB电源价格约为1000元。2007年国内销售量约为630万台，即使按平均年销售量300万台计，潜在的需求量就可形成30亿的市场规模。2010年上半年中国汽车产量近似为850万辆，如果按年平均1000万辆，每辆所需电功率按照50kw计，潜在市场可达5000亿以上。综合考虑各种因素作保守估计，未来仅这两项可实现的AB电源市场规模应该不低于100亿。可见，AB电源合格产品批量成本降低后，应该有着十分广阔的市场前景。此外，本项目符合国家清洁能源政策和低碳经济的需求，可以推广为军民两用，也或许有助于真空电子企业扩大产业领域。因此，只要产品合格，肯定能够得到国家政策扶持，进入“国家技术转移促进行动”等计划，享受国家政策给予的红利。 　　厂房条件建议：本项目发电单元结构简单，涉及的真空电子技术、微纳米尺度加工、金属和陶瓷材料焊接等技术目前都已经成熟，市场可提供成套设备，厂房和一般生产条件与真空电子企业相同。针对不同用途选择不同的极间距，不同的电极和材料，加工方式等也有所不同，因此，制造工艺需要分别研发。AB电源量产的投入较大。作为回报，研发过程将形成AB电源在上述领域的多系列产品，并可能产生一系列新专利技术。建议在工艺研发期，完成工艺流程设计后，样品采用外包代工形式，工艺成熟之后，再引入相关设备以降低成本。 　　备注：项目属于新能源技术领域，已通过原理性验证，分别申请了实用新型（200920259246.5，已经授权：ZL 2009 2 0259246.5）和发明（200910044761.6，等待实审）两项国家专利。愿与投资方或技术对接方共同开发。首批合作方，小试完成前只收取必要的维持费，约几千至几万元人民币。欢迎查询，评估，或来函免费索取技术文档，同时欢迎提出其他合作方式（包括转让专利），一切条件都可以商谈。