专利名称：环境噪能电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种环境噪能电池。
随着科学技术的发展和物质文化生活水平的提高，便携式小型电子产品(如手机、寻呼机、笔记本电脑等)和移动交通工具(如汽车等)与人们的关系变得越来越密切，如何解决普通电池、电瓶的长期供电问题已迫在眉睫。蓄电池、干电池等化学电池，虽然能够制造成各种各样的形状提供使用，但是，定期充电、更换的工作给人们增添了不少麻烦，而且其废弃物对环境的污染较为严重；太阳能电池虽然能满足小功率电子产品的需要，但由于受光照条件的制约，在阴暗环境中不能长期使用。因此，需要寻找一种能够长期供电而又无需人工充电的便携式电池来满足现实生活的需要。为了解决这一问题，我们首先想到了散布在自然环境中的光、热、电磁波和声波等辐射能量，我们称这种自由能量为环境噪能。只要环境的背景温度高于绝对零度(零下273.15摄氏度)，则这种取之方便、用之不竭的环境噪能将会永远存在，并随温度的变化而起伏。因此，开发一种能够有效吸收环境噪能并将其自动转化为电能进行长期供电的便携式环保电池，将会给人们的生活带来极大方便。
本发明的目的就在于提供一种制造容易、携带方便，能够有效吸收环境噪能并将其自动转化为电能进行长期供电的便携式环保电池。
本发明主要由具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)、二极管2、二极管3(可有可无)、整流二极管4、整流二极管5、电子蒸气凝聚板(采用具有透光性能的导电材料制造)、电容、半导体热电制冷元件、温度范围控制开关(或串接有热敏保护电阻的时控开关)、压电材料膜片、谐振线圈(可调整)、谐振电容(可调整)、透光性真空容器、储热片、主导线、副导线、微光源、荧光材料、限流元件(可由短路至开路连续调节)、绝热材料和透光性电池外壳组成，并按下列方式组装在一起金属(单质、或合金、或化合物)封装在透光性真空容器内，并留有空间V；二极管2的阳极与主导线联接；二极管2的阴极与电子蒸气凝聚板相连，电子蒸气凝聚板封装在透光性真空容器内部并与具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)的表面接触；透光性真空容器内的具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)与二极管3的阳极联接；二极管3的阴极与副导线联接；电容的一个电极与主导线联接，另一电极与副导线联接；压电材料膜片的一个电输出端与副导线联接，另一个电输出端与整流二极管4的阴极相连，整流二极管4的阳极与主导线联接；谐振线圈和谐振电容组成电磁振荡回路，振荡回路的一个电输出端与副导线联接，另一个电输出端与整流二极管5的阴极联接，整流二极管5的阳极与主导线联接；半导体热电制冷元件的一个接线端与副导线联接，另一个接线端与温度范围控制开关的一端联接(或与热敏电阻的一端联接，热敏电阻的另一端与时控开关的一端联接)，温度范围控制开关(或时控开关)的另一个接线端与主导线联接；半导体热电制冷元件的放热端与储热片的一个表面紧密接触，半导体热电制冷元件的吸热端与外部环境接触，储热片的另一表面与透光性真空容器外壁紧密接触；微光源的一个电极经限流元件后与主导线联接，另一个电极与副导线联接；将上述联接好的线路结构整体装入透光性电池外壳内部，将主导线引出作为电池的负极，将副导线引出作为电池的正极，绝热材料填充在壳体内部，荧光材料涂在外壳内壁的适当区域。其中装在透光性真空容器内的具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)和电子蒸气凝聚板共同构成本发明的核心部件，该部件能够作为完整的光电转换器件单独使用；串接在时控开关回路中的热敏电阻起高温限定保护作用；电容具备滤波功能；透光性真空容器具有高度绝缘性；为了增强电子蒸气凝聚板(采用具有透光性能的导电材料制造)的透光能力，电子蒸气凝聚板可以采用网式结构当微光源采用自身发光材料时，与微光源串接的限流元件可调至开路状态(或去掉)。工作原理为1、光、电能量转换当仅有光线照射到电池上时，荧光材料储存光能。电池内部的具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)受光照而产生电子流，电子流经电子蒸气凝聚板和二极管2形成定向运动；定向电子流一方面经限流元件点亮微光源照射金属使金属产生更强的光电流，一方面给电容充电，另一方面流经温控开关(或串接有热敏电阻的时控开关)使半导体热电制冷元件从环境中吸收热量提高金属的内能。当金属的温度达到高限值时，半导体热电制冷元件停止工作。当负载接入后，金属产生的电子流经电子蒸气凝聚板、二极管2、负载、二极管3和金属回路在负载上作功，电容施放出部分电荷也在负载上作功。由于光线的连续照射作用，电池输出的电能在负载上的作功过程将连续进行下去。
2、声、电能量转换当仅有声波传送到电池上时，电池内部的压电材料膜片产生振动而在膜片的两个电输出端上产生电流，电流经整流二极管4后一方面经限流元件点亮微光源照射金属使金属产生更强的光电流，一方面给电容充电，另一方面流经温控开关(或串接有热敏电阻的时控开关)使半导体热电制冷元件从环境中吸收热量提高金属的内能。当金属的温度达到高限值时，半导体热电制冷元件停止工作。当负载接入后，膜片产生的电流经二极管4整流后在负载上作功，同时金属产生的电子流经电子蒸气凝聚板、二极管2、负载、二极管3和金属回路在负载上作功，电容施放出部分电荷也在负载上作功。随着声波的连续传送，电池将产生连续的电能。
3、电磁波与电的能量转换当仅有电磁波传送到电池上时，电池内部由谐振线圈和谐振电容组成的振荡回路(谐振频段可以调整)因谐振而在回路中产生电流，电流从谐振回路的端址上输出，经整流二极管5后一方面经限流元件点亮微光源照射金属使金属产生更强的光电流，一方面给电容充电，另一方面流经温控开关(或串接有热敏电阻的时控开关)使半导体热电制冷元件从环境中吸收热量提高金属的内能。当金属的温度达到高限值时，半导体热电制冷元件停止工作。当负载接入后，电磁振荡回路产生的电流经二极管5整流后在负载上作功，同时金属产生的电子流经电子蒸气凝聚板、二极管2、负载、二极管3和金属回路在负载上作功，电容施放出部分电荷也在负载上作功。随着电磁波的连续传送，电池将产生连续的电能。
4、热、电能量转换当仅有热量辐射到电池上时，电池内部的具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)吸收热能后内能增加，部分价电子因热运动加剧而从金属内部向外逸出，经电子蒸气凝聚板和二极管2形成定向运动；定向电子流一方面经限流元件点亮微光源照射金属使金属产生更强的光电子流，一方面给电容充电，另一方面流经温控开关(或串接有热敏电阻的时控开关)使半导体热电制冷元件从环境中吸收热量提高金属的内能。当金属的温度达到高限值时，半导体热电制冷元件停止工作。当负载接入后，金属产生的电子流经电子蒸气凝聚板、二极管2、负载、二极管3和金属回路在负载上作功，电容施放出部分电荷也在负载上作功。随着金属价电子的连续逸出，金属的温度逐渐降低，当温度降低到低温限定值时，温度范围控制开关接通(或达到预定间歇时间时时控开关接通)，半导体热电制冷元件工作，从外部环境吸收热量提高金属的内能。由于热能的连续传递，电池将输出连续的电能。
当光、热、电磁波和声波等辐射能量同时作用在电池上时，上述的能量转换过程将同时发生并相互促进。
本发明与现有技术相比，具有不用人工充电，能够自动将环境中的自由辐射能量持续转化为电能的特点；具有净化环境的特点。本发明主要利用具有光电特性的金属价电子对光、热和电场的敏感特性，结合特定的电路结构条件，将光、热、电磁波和声波能量自动转化为电能。本发明既不受光照条件制约，又无需人工充电，只要电池内部的元件不损坏，电池的供电能力将永久存在。
下面结合附图
和具体实施方式
对本发明作详细说明附图为环境噪能电池的工作原理示意图。
附图所述的环境噪能电池，[1]为具有光电特性的金属(单质、或合金、或化合物)、[2]为二极管2、[3]为二极管3、[4]为整流二极管4、[5]为整流二极管5、[6]为电子蒸气凝聚板、[7]为电容、[8]为半导体热电制冷元件、[9]为温度范围控制开关(或串接有热敏电阻的时控开关)、[10]为压电材料膜片、[11]为谐振线圈、[12]为谐振电容、[13]为透光性真空容器、[14]为储热片、[15]为负载、[16]为主导线、[17]为副导线、[18]为微光源、[19]为荧光材料、[20]为限流元件；在本实施例中，金属[1]为由12％的钠、47％的钾和41％的铯组成的熔点为零下78摄氏度的合金，该合金在常温下呈液态；压电材料膜片[10]为压电陶磁膜片；图中未画出与时控开关串接的热敏电阻、绝热材料和透光性电池外壳等部件。
具体工作过程为1、光、电能量转换当仅有光线照射到电池上时，外壳上的荧光材料[19]吸收光能。电池内部的金属[1]因光电效应而产生电子流；电子流经电子蒸气凝聚板[6]和二极管2[2]形成定向运动，一方面经限流元件[20]点亮微光源[18]照射金属[1]使金属[1]产生更强的光电流，一方面给电容[7]充电，另一方面流经温控开关(或串接有热敏电阻的时控开关)[9]使半导体热电制冷元件[8]从环境中吸收热量提高金属[1]的内能。当金属[1]的温度达到高限值时，半导体热电制冷元件[8]停止工作。当负载[15]接入后，金属[1]产生的电子流经电子蒸气凝聚板[6]、二极管2[2]、负载[15]、二极管3[3]和金属[1]回路在负载[15]上作功，电容[7]施放出部分电荷也在负载[15]上作功。由于光线的连续照射作用，电池输出的电能在负载[15]上的作功过程将连续进行下去。
2、声、电能量转换当仅有声波传送到电池上时，电池内部的压电陶瓷膜片[10]产生振动而在膜片[10]的两个电输出端上产生电流，电流经整流二极管4[4]后一方面经限流元件[20]点亮微光源[18]照射金属[1]使金属[1]产生更强的光电流，一方面给电容[7]充电，另一方面流经温控开关(或串接有热敏电阻的时控开关)[9]使半导体热电制冷元件[8]从环境中吸收热量提高金属[1]的内能。当金属[1]的温度达到高限值时，半导体热电制冷元件[8]停止工作。当负载[15]接入后，膜片[10]产生的电流经二极管4[4]整流后在负载[15]上作功，同时金属[1]产生的电子流经电子蒸气凝聚板[6]、二极管2[2]、负载[15]、二极管3[3]和金属[1]回路在负载[15]上作功，电容[7]施放出部分电荷也在负载[15]上作功。随着声波的连续传送，电池将产生连续的电能。
3、电磁波与电的能量转换当仅有电磁波传送到电池上时，电池内部由谐振线圈[11]和谐振电容[12]组成的振荡回路因谐振而在回路中产生电流，电流从谐振回路的端址上输出，经整流二极管5[5]后一方面经限流元件[20]点亮微光源[18]照射金属[1]使金属[1]产生更强的光电流，一方面给电容[7]充电，另一方面流经温控开关(或串接有热敏电阻的时控开关)[9]使半导体热电制冷元件[8]从环境中吸收热量提高金属[1]的内能。当金属[1]的温度达到高限值时，半导体热电制冷元件[8]停止工作。当负载[15]接入后，电磁振荡回路产生的电流经二极管5[5]整流后在负载[15]上作功，同时金属[1]产生的电子流经二极管2[2]、负载[15]、二极管3[3]和金属[1]回路在负载[15]上作功，电容[7]施放出部分电荷也在负载[15]上作功。随着电磁波的连续传送，电池将产生连续的电能。
4、热、电能量转换当仅有热量辐射到电池上时，电池内部的金属[1]吸收热能后内能增加，部分价电子因热运动加剧而从金属[1]内部向外逸出，经电子蒸气凝聚板[6]和二极管2[2]进行定向运动；定向电子流一方面经限流元件[20]点亮微光源[18]照射金属[1]使金属[1]产生更强的光电流，一方面给电容[7]充电，另一方面流经温控开关(或串接有热敏电阻的时控开关)[9]使半导体热电制冷元件[8]从环境中吸收热量提高金属[1]的内能。当金属[1]的温度达到高限值时，半导体热电制冷元件[8]停止工作。当负载[15]接入后，金属[1]产生的电子流经电子蒸气凝聚板[6]、二极管2[2]、负载[15]、二极管3[3]和金属[1]回路在负载[15]上作功，电容[7]施放出部分电荷也在负载[15]上作功。随着金属[1]价电子的连续逸出，金属[1]的温度逐渐降低，当温度降低到低温限定值时，温度范围控制开关[9]接通(或达到预定间歇时间时时控开关[9]接通)，半导体热电制冷元件[8]工作，从外部环境吸收热量提高金属[1]的内能。由于热能的连续传递，电池将输出连续的电能。
当光、热、电磁波和声波等辐射能量同时作用在电池上时，上述的能量转换过程将同时发生并相互促进。
权利要求
1.环境噪能电池主要由具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)、二极管2、二极管3(可有可无)、整流二极管4、整流二极管5、电子蒸气凝聚板(采用具有透光性能的导电材料制造)、电容、半导体热电制冷元件、温度范围控制开关(或串接有热敏保护电阻的时控开关)、压电材料膜片、谐振线圈(可调整)、谐振电容(可调整)、透光性真空容器、储热片、主导线、副导线、微光源、荧光材料、限流元件(可由短路至开路连续调节)、绝热材料和透光性电池外壳组成，并按下列方式组装在一起金属(单质、或合金、或化合物)封装在透光性真空容器内，并留有空间V；二极管2的阳极与主导线联接；二极管2的阴极与电子蒸气凝聚板相连，电子蒸气凝聚板封装在透光性真空容器内部并与具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)的表面接触；透光性真空容器内的具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)与二极管3的阳极联接；二极管3的阴极与副导线联接；电容的一个电极与主导线联接，另一电极与副导线联接；压电材料膜片的一个电输出端与副导线联接，另一个电输出端与整流二极管4的阴极相连，整流二极管4的阳极与主导线联接；谐振线圈和谐振电容组成电磁振荡回路，振荡回路的一个电输出端与副导线联接，另一个电输出端与整流二极管5的阴极联接，整流二极管5的阳极与主导线联接；半导体热电制冷元件的一个接线端与副导线联接，另一个接线端与温度范围控制开关的一端联接(或与热敏电阻的一端联接，热敏电阻的另一端与时控开关的一端联接)，温度范围控制开关(或时控开关)的另一个接线端与主导线联接；半导体热电制冷元件的放热端与储热片的一个表面紧密接触，半导体热电制冷元件的吸热端与外部环境接触，储热片的另一表面与透光性真空容器外壁紧密接触；微光源的一个电极经限流元件后与主导线联接，另一个电极与副导线联接；将上述联接好的线路结构整体装入透光性电池外壳内部，将主导线引出作为电池的负极，将副导线引出作为电池的正极，绝热材料填充在壳体内部，荧光材料涂在外壳内壁的适当区域。
2.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是半导体热电制冷元件与温控开关(或串接有热敏保护电阻的时控开关)串联。
3.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是透光性真空容器与半导体热电制冷元件之间有一储热片。
4.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是透光性真空容器旁边有一个与限流元件串接的微光源。
5.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是透光性真空容器内有一预留空间V。
6.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是透过外壳能够看到具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)的颜色。
7.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是封装在透光性真空容器内的电子蒸气凝聚板与具有光电性能的金属(单质、或合金、或化合物)的表面接触，二极管2与电子蒸气凝聚板联接。
8.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是在电池的阳极与阴极之间有一个电容。
9.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是二极管2、整流二极管4和整流二极管5均用阳极与主导线直接(或间接)联接。
10.根据权利要求1所述的环境噪能电池，其特征是电池外壳内壁上涂有荧光材料。
全文摘要
本发明是一种将环境中的光、热、电磁波和声波等辐射能量自动转化为电能的便携式环保电池,主要由具有光电性能的金属、二极管、电子蒸气凝聚板、电容、热电制冷元件、温控开关、压电材料、电磁谐振回路、透光性真空容器、透光性外壳、储热片和绝热材料等部件组成。本发明利用特定金属的光电特性,结合特定的电路结构条件,将环境噪能自动转化为电能加以利用。具有携带方便,能够长久供电而无需人工充电的特点。
文档编号H01L37/02GK1311555SQ01104098
公开日2001年9月5日 申请日期2001年2月23日 优先权日2000年11月13日
发明者王正峰 申请人:王正峰