专利名称：一种钒钛太阳能电动自行车发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钒钛太阳能电动自行车发电装置。
背景技术：
电动自行车在各城市中数量日益增多，但也存在相应问题一、充一次电只能跑50-70公里，很不方便，尤其是在郊外充电不便时；二、电池长期处于放电状态，寿命只有一 年多就需更换，价格贵，成本高，现有的电动自行车发电装置，安装于车后轮，仅能在下坡时 (电动机不起作用)发电，如摩擦发电等发电量小，作用不大。现有太阳能电池光电池效率 低、价格贵；染料敏化太阳电池主要是模仿光合作用原理，研制出来的一种新型太阳电池， 其主要优势是原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单，在大面积工业化生产中具有较大 的优势，同时所有原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，部分材料可以得到充分的回收， 对保护人类环境具有重要的意义，以前都是基于二维的平面结构，从而限制了此类光电池 效率的进一步提高。从物理学的角度来看，以纳米线为基础的二维染料太阳能电池的表面 面积较小，从而限制了染料的加载和对太阳光的吸收。增加纳米线的长度可以增大表面积， 但纳米线的长度受到材料制备和电子扩散长度的限制。
发明内容
一种钒钛太阳能电动自行车发电装置，由电动自行车发电装置、钒钛电池、三维染 料太阳能电池组成，其特征在于电动自行车前轮中心部位设置有汽车用大功率发电机，齿 轮转动装置及开关电源，在电动车运行时，将前轮转动转换为36V直流电，对蓄电池充电； 包括汽车用发电机；发电机转子齿轮，齿轮安装于发电机转子上；中间传动齿轮；前轮内 侧齿轮；前轮；车前轴；设置有直流——高频方波变换电路用以将12V直流变换为高频方 波；高频变压器用以将高频方波变换为38V电压；2极管桥式整流电路用以整流输出36V 直流电压；前轮内沿齿轮与发电机转子齿轮的转速比为1 20，发电机设置有固定外盘，车 前轴固定外盘上；电动自行车前部设置有太阳能电池板，为钒钛电池、三维染料太阳能电池 并联组成。钒钛太阳能电池，其特征在于由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分 为并接连接方式；光-热转换部分将提钒尾渣与通常陶瓷原料混合，提钒尾渣35%的重 量，混入纤维材料以滚压或半干压方法成型为厚度3. 2mm，投影面积不少于0. 1平方米素坯 板，经干燥、以1100°C的温度烧成为钒钛黑瓷平板，将两块平板平行相隔一定距离，两端设 置进出通道口和端头板，四周和中间衬板等各接合部之间以胶粘剂或烧成温度低于钒钛黑 瓷的结合材料封接，经固化或烧成得到钒钛黑瓷大尺寸中空板，将比中空板尺寸略大的玻 璃平板放在耐热凹模上加热，加压使玻璃板随模下凹，将中空板经预热置于玻璃上，调节温 度、压力使玻璃板与空中板封接，也可采用将玻璃板先成型再封接的办法，将玻璃板与中空 板间形成的空腔抽真空封闭；热-电转换部分使用容易获取的钛酸锶为原料，用精密超薄 的薄膜技术，钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子，其具体步骤为a、铌-柠檬酸乙二醇溶液制备将氧化铌置于氢氟酸中，于76°C下搅拌使其充分溶解形成 氧化铌溶液，向溶液中滴加氨水形成白色氢氧化铌沉淀物，陈化5. 5小时；过滤后，取沉淀 物用3. 5%的稀氨水洗涤，于真空中脱水干燥；将干燥后的沉淀物于71°C下溶解于柠檬酸 的乙二醇溶液中并充分搅拌，得铌-柠檬酸乙二醇溶液；b、掺铌钛酸锶前驱液的制备按摩 尔比 Sr 丨[2+] Ti 丨[4+] Nb 丨[5+] = 1 l-χ χ，χ = 0. 1 0. 005，分别量取 乙酸锶、钛酸丁酯以及a步中制备的铌_柠檬酸乙二醇溶液；将乙酸锶溶于乙酸中形成溶 液A ；向钛酸丁酯中先滴加Ti丨[4+]离子摩尔量0.95倍以上的乙酰丙酮，然后再加入乙 二醇甲醚溶剂形成溶液B ；溶液A、B混合后，搅拌均勻，再向其中加入铌-柠檬酸乙二醇溶 液并搅拌均勻形成混合溶液；向混合溶液中加入乙二醇和丙三醇，乙二醇和丙三醇的比例 为3.5 1，加入的总量为使溶液浓度至Sr丨[2+]离子0.15 0.40摩尔/升的量，并搅 拌均勻，形成掺铌钛酸锶前驱液；c、热分解与烧结将b步的掺铌钛酸锶前驱液涂覆在基片 上，经热分解处理后，再进行烧结成相处理；将已产生电子的厚度为0. 4nm的钛酸锶超薄薄 膜夹在两片绝缘体钛酸锶中间，形成如三明治的结构，使电子成功地滞留其中，薄膜为3-5 层；动力蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二 极管。光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池，包括光纤和垂直生长于光纤表面 的氧化锌纳米线阵列，入射光在光纤内传播过程中多次反射，入射光会通过氧化锌纳米线 与其表面附着的染料相互作用，从而大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率；多 束光纤并联使用，蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池的正极输出端串联有二极管。 本发明将市场现有产品大功率汽车发电机(14V350W等)、开关电源(用以将发电 机输出电压变换为电动自行车所需电压)及齿轮转动装置有机结合，达到发电目的。自行 车前轮转动时，通过中间齿轮带动发电机转子转动，发电机输出14V三相交流电压，经整流 后(发电机自带电路)，直流输出12V直流电压，经开关电源变换为36V直流电压。开关电源 为市场现有产品，设置有直流——高频方波变换电路(用以将12V直流变换为高频方波)； 高频变压器(用以将高频方波变换为38V电压)；2极管桥式整流电路(用以整流输出36V 直流电压)。前轮内沿齿轮与发电机转子齿轮的转速比为1 20，发电机设置有固定外盘， 车前轴固定外盘上。本技术使电动车行程显著加大，并延长了蓄电池寿命。
四
图1为电动自行车发电装置结构原理图。图2为钒钛太阳能电池结构原理图。图3为光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池结构图。
五具体实施例方式下面结合附图进一步说明在图1中，1为汽车用发电机；2为发电机转子齿轮(齿 轮安装于发电机转子上)；3为中间传动齿轮；4为前轮内侧齿轮；5为前轮；6为车前轴；7 为三维染料太阳能电池。在图2中，1为太阳光；2为太阳能电池输出端；3为光-热转换部 分；4为热-电转换部分。在图3中1为光线；2为光纤；3为垂直生长于光纤表面的氧化锌 纳米线阵列。本发明将市场现有产品大功率汽车发电机(14V350W等)、开关电源(用以将发电机输出电压变换为电动自行车所需电压)及齿轮转动装置、太阳能电池有机结合，达到发电目的。自行车前轮转动时，通过中间齿轮带动发电机转子转动，发电机输出14V三相交流电压，经整流后(发电机自带电路)，直流输出12V直流电压，经开关电源变换为36V直流电压。开关电源为市场现有产品，设置有直流——高频方波变换电路(用以将12V直流 变换为高频方波)；高频变压器(用以将高频方波变换为38V电压)；2极管桥式整流电路(用以整流输出36V直流电压)。前轮内沿齿轮与发电机转子齿轮的转速比为1 20，发电机设置有固定外盘，车前轴固定外盘上。
权利要求
一种钒钛太阳能电动自行车发电装置，由电动自行车发电装置、钒钛电池、三维染料太阳能电池组成，其特征在于电动自行车前轮中心部位设置有汽车用大功率发电机，齿轮转动装置及开关电源，在电动车运行时，将前轮转动转换为36V直流电，对蓄电池充电；包括汽车用发电机；发电机转子齿轮，齿轮安装于发电机转子上；中间传动齿轮；前轮内侧齿轮；前轮；车前轴；设置有直流——高频方波变换电路用以将12V直流变换为高频方波；高频变压器用以将高频方波变换为38V电压；2极管桥式整流电路用以整流输出36V直流电压；前轮内沿齿轮与发电机转子齿轮的转速比为1∶20，发电机设置有固定外盘，车前轴固定外盘上；电动自行车前部设置有太阳能电池板，为钒钛电池、三维染料太阳能电池并联组成钒钛太阳能电池，其特征在于由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分为并接连接方式；光-热转换部分将提钒尾渣与通常陶瓷原料混合，提钒尾渣35％的重量，混入纤维材料以滚压或半干压方法成型为厚度3.2mm，投影面积不少于0.1平方米素坯板，经干燥、以1100℃的温度烧成为钒钛黑瓷平板，将两块平板平行相隔一定距离，两端设置进出通道口和端头板，四周和中间衬板等各接合部之间以胶粘剂或烧成温度低于钒钛黑瓷的结合材料封接，经固化或烧成得到钒钛黑瓷大尺寸中空板，将比中空板尺寸略大的玻璃平板放在耐热凹模上加热，加压使玻璃板随模下凹，将中空板经预热置于玻璃上，调节温度、压力使玻璃板与空中板封接，也可采用将玻璃板先成型再封接的办法，将玻璃板与中空板间形成的空腔抽真空封闭；热-电转换部分使用容易获取的钛酸锶为原料，用精密超薄的薄膜技术，钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子，其具体步骤为a、铌-柠檬酸乙二醇溶液制备将氧化铌置于氢氟酸中，于76℃下搅拌使其充分溶解形成氧化铌溶液，向溶液中滴加氨水形成白色氢氧化铌沉淀物，陈化5.5小时；过滤后，取沉淀物用3.5％的稀氨水洗涤，于真空中脱水干燥；将干燥后的沉淀物于71℃下溶解于柠檬酸的乙二醇溶液中并充分搅拌，得铌-柠檬酸乙二醇溶液；b、掺铌钛酸锶前驱液的制备按摩尔比Sr↑[2+]∶Ti↑[4+]∶Nb↑[5+]＝1∶1-x∶x，x＝0.1～0.005，分别量取乙酸锶、钛酸丁酯以及a步中制备的铌-柠檬酸乙二醇溶液；将乙酸锶溶于乙酸中形成溶液A；向钛酸丁酯中先滴加Ti↑[4+]离子摩尔量0.95倍以上的乙酰丙酮，然后再加入乙二醇甲醚溶剂形成溶液B；溶液A、B混合后，搅拌均匀，再向其中加入铌-柠檬酸乙二醇溶液并搅拌均匀形成混合溶液；向混合溶液中加入乙二醇和丙三醇，乙二醇和丙三醇的比例为3.5∶1，加入的总量为使溶液浓度至Sr↑[2+]离子0.15～0.40摩尔/升的量，并搅拌均匀，形成掺铌钛酸锶前驱液；c、热分解与烧结将b步的掺铌钛酸锶前驱液涂覆在基片上，经热分解处理后，再进行烧结成相处理；将已产生电子的厚度为0.4nm的钛酸锶超薄薄膜夹在两片绝缘体钛酸锶中间，形成如三明治的结构，使电子成功地滞留其中，薄膜为3-5层；动力蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二极管；光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池，包括光纤和垂直生长于光纤表面的氧化锌纳米线阵列，入射光在光纤内传播过程中多次反射，入射光会通过氧化锌纳米线与其表面附着的染料相互作用，从而大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率；多束光纤并联使用，蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池的正极输出端串联有二极管。
全文摘要
一种钒钛太阳能电动自行车发电装置，由电动自行车发电装置、三维染料太阳能电池组成，其特征在于电动自行车前轮中心部位设置有汽车用大功率发电机，齿轮转动装置及开关电源，在电动车运行时，将前轮转动转换为36V直流电，对蓄电池充电；电动自行车前部设置有太阳能电池板，太阳能电池结构为光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池结构，包括光纤和垂直生长于光纤表面的氧化锌纳米线阵列，入射光在光纤内传播过程中多次反射，入射光会通过氧化锌纳米线与其表面附着的染料相互作用，从而大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率；多束光纤并联使用，蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池的正极输出端串联有二极管；使电动车行程显著加大，并延长了蓄电池寿命。
文档编号B62M6/85GK101797949SQ201010139469
公开日2010年8月11日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者李代虹 申请人:成都市猎户座科技有限责任公司