专利名称：半导体燃料电池及发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃料电池及发电机，尤其是半导体温差式燃料电池及发电机。
背景技术：
电化学燃料电池早在1839年就已被发现，美国国家航天局和宇航局于二十世纪中期就在航天计划中开始应用，但是直到目前仍没有推广或商品化。日本丰田公司计划推出一款概念型的燃料电池电动汽车，戴姆勒-克莱斯勒汽车公司和福特公司共同在一家合股经营的公司已投资了数亿美元仅用于发展燃料电池装置。可见电化学燃料电池的商品化进程还在实验室阶段。
国内电动自行车的发展，从政策和数量上看已被国家和百姓接受。然而电动自行车的电池却成了用户的心病当骑车回家停车后，要提着几十斤重的电池到电源附近充电；骑车途中一旦没有电，又没有办法及时补充；充电毕竟需要几小时时间又必须要有电源装置，不仅麻烦而且耽误使用。而且铅酸电池大量使用带来大量铅使用问题，对环境危害极大，会导致很多非法提炼铅矿，导致严重环境污染和人员危害。开发制造一种清洁无污染、能源补充方便快捷、价格低廉的新型能源电池成为比较迫切的需求。半导体物理方式燃料电池就可以满足这些基本优点，而且半导体物理方式燃料电池发电机就是其中的一种有效的能源利用方式。
发明内容
半导体燃料电池的原理是基于半导体温差制冷器件的逆向运用(帕尔帖效应原理)。温差电半导体制冷器件是根据帕尔帖效应原理，利用半导体材料的温差电效应来实现制冷，参考图1在一对用金属连接在一起的半导体(1块N型、1块P型)电对通以直流电源，电载流子就会移热至散热端1；制冷端2则降温产冷。散热端1和制冷端2由电绝缘、热良导的材料制成。用这一原理制作的半导体温差制冷器件现已被广泛应用于各个领域，如日常生活中的带制冷功能的饮水机，医疗用的冰帽，车载冰箱等等。
我们知道当给永磁电机通以直流电源，电机就会转动起来；当用机械带动电机运转，在电机导线两端就会有电能输出，这就是电动机的逆效应。我们依照这一提示，在半导体电制冷器件的两端制造一个温差，即，一面加热另一面散热，那么接在导线两端的电表就会跳字，指示有电能输出。当制造的温差越大，输出的电能就越强。依照这一原理，我们发明了物理方式半导体燃料电池及发电机。
图1是根据帕尔帖效应的温差电半导体制冷器件原理图；图2是本实用新型的物理方式半导体燃料电池原理图。
图3是本实用新型的物理方式半导体燃料发电机原理图。
实施例描述一、物理方式半导燃料电池本实用新型的半导体燃料电池包括一个密封的、带有可控制的燃料补充口3的容器4，其内装入吸附载体5及电热膜6，容器4顶部具有蜂窝状陶瓷7，容器4上端连接着一个反应室8，反应室8具有进气口9和排气口10，反应室顶盖11外壁紧贴有一个半导体温差发电器件12，半导体温差发电器件12的与反应室顶盖11远离端安有散热器13，且在半导体温差发电器件12两端分别连接导线。本实用新型的具体制造及使用如下用机械制造方法制造一个密封的、带有可控制的燃料补充口3的容器4，其内装入如柔软可吸附燃料，例如酒精的吸附载体5及电热膜6。燃料，例如酒精，由燃料补充口加入容器4内，被载体5吸附，并以燃料蒸气的形式向上蒸发。当温度较低的时候，电热膜6由控制器14控制对燃料，例如酒精，液体进行加热，使其迅速向上蒸发，向上蒸发的燃料蒸汽通过蜂窝状陶瓷7(该陶瓷附有贵金属铂为催化剂)，燃料分子被激活进入反应室8；燃料分子显出特殊活性，它会与由进气孔9进入的氧气迅速反应，放出大量的热，热加温集中在带有进气孔9、排气孔10的燃烧室盖11。在燃烧室盖11的排气孔10一面产生120℃以上的温度，这一温度直接传导给紧贴在其上的半导体温差发电器件12，的热端，这一热量会通过晶体快速导入半导体温差发电器件12另一端，使其也跟着升温，所以在另一端要加装一个高效散热器13，使其迅速散热降温，在半导体温差发电器件12两端制造一个温差(60-65℃)。在这一温差之下，直流电源输出端导线就输出电能，输出的电能直接利用或者由储能电池15储存。本结构是温差半导体制冷器件的逆应用，两者结构相同，但制造工艺不同；本结构的半导体温差发电器件12由晶体和连接片构成，晶片和连接片之间的连接不是采用焊接，而是采用烧结，而且晶体的接触面积要大，降低内阻。在目前制造技术水平下，单片面积为40×40厘米2的器件功率可达到250W以上(已有测试数据)。如要求获得更大功率可通过多片器件并、串联来获得。
依照本技术制造的燃料电池16可广泛应用于电动自行车、电动汽车作动力电池；也可以用做其他需要电池动力的设备。本燃料电池与现有铅酸电池相比，具有重量轻，无污染、能源补充快捷(同汽车加油相当)，可进行长途运行，无续驶里程担忧。
与电化学燃料电池相比其更能显示出其优越性济性极高，造价只有电化学燃料电池的千分之一，甚至更少，越是功率大的电池性价比越高；普通材料就可以制造，不需要压力容器承载。环保性高，燃料使用后无残余，几乎不需要处理。综合经济效益高，由玉米制造可添加到汽油中的乙醇酒精就可直接利用，可带动农民增收，也不会和其他机动车争能源。
二、物理方式半导体发电机在以上燃料电池16的输出端，接入一个逆变模块17，配合适当的控制器18就组成了一个发电机(见图3)。
由于该发电机的特殊原理结构，具有体积小，效率高，清洁环保，无噪音等特点，可进行室内运行，具有小型柴油发电机不可比的优越性，且造价要低得多，适用范围宽广。
权利要求1.一种半导体燃料电池，其特征在于包括一个密封的、带有可控制的燃料补充口(3)的容器(4)，容器(4)内装入吸附载体(5)及电热膜(6)，容器(4)顶部具有蜂窝状陶瓷(7)，容器(4)上端连接着一个反应室(8)，反应室(8)具有进气口(9)和排气口(10)，反应室顶盖(11)外壁紧贴有一个半导体温差发电器件(12)，半导体温差发电器件(12)的与反应室顶盖(11)远离端安有散热器(13)，且在半导体温差发电器件(12)两端分别连接导线。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于所述蜂窝状陶瓷(7)粘附有铂类催化剂。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于半导体温差发电器件(12)由晶体和连接片构成，晶片和连接片之间的连接不是采用焊接，而是采用烧结。
4.一种半导体燃料发电机，其特征在于所述发电机是在权利要求1-3任意一项所述的燃料电池的输出端接入一个逆变模块(17)，再配合适当的控制器(18)而组成。
专利摘要一种半导体燃料电池，包括一个密封的、带有可控制的燃料补充口(3)的容器(4)，其内装入特殊载体(5)及电热膜(6)，容器(4)顶部具有蜂窝状陶瓷(7)，容器(4)上端连接着一个反应室(8)，反应室(8)具有进气口(9)和排气口(10)，反应室顶盖(11)外壁紧贴有一个半导体温差发电器件(12)，半导体温差发电器件(12)的与反应室顶盖(11)远离端安有散热器，且在半导体温差发电器件(12)两端分别连接导线。以及由所述所述的燃料电池的输出端接入一个逆变模块(17)，再配合适当的控制器(18)而组成的半导体燃料发电机。
文档编号H01L35/28GK2763982SQ20042012019
公开日2006年3月8日 申请日期2004年12月27日 优先权日2004年12月27日
发明者陈永生 申请人:陈永生