Термоэлектрическая батарея

 

№ 126159

Класс 21Ь, 27oi

СССР

/, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа № 90

А. Ф. Иоффе

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ БАТАРЕЯ

Заявлено 19 августа 1949 г. за № 421278/24 в Гостехнику СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 4 за 1960 г.

Известные термоэлектрические батареи имеют малый коэффициент полезного действия.

В предлагаемой термоэлектрической батарее высокотемпературные части частично или полностью составлены из материалов, обладающих электролитической проводимостью, что отличается более высоким коэффициентом полезного действия.

Термоэлектродвижущая сила к полупроводника, содержащего v свободных зарядов в кубических сантиметрах при абсолютной температуре Т определяется выражением: и à 2 (2кй) /2 1тТ) / 11 а = — 2 + 1п . + ln

h v )

> здесь /г, l u h — универсальные постоянные:

/г=1 38 10 град

i=1610 з к;

h 6 62 10-2 арг/свк, а и — так называемая эффективная масса движущегося заряда.

В случае электронных полупроводников и=и,=9,10- в г.

В случае электролитов масса ионов в сотни тысяч раз больше массы электрона — порядка 10 2 г, а и / - больше в (3 — 5) 10т раз. В то же время концентрация зарядов v не может превышать числа молекул в куб. см., т. е. v(4 10",,тогда как для достижения максимального к п.д. в электронном полупроводнике vo должно иметь значения (4 — 10) 10 з. т >

Таким образом, даже при полной диссоциации электролита

М в 2 104 раза больше, чем в электронном полупроводнике. Со;ласно фор№ (2б159 муле (1), термоэлектродвижущая

m ч / m /2 о

+Ла=10 ° 10 4 8, в то время, как ронном полупроводнике. сила я в этом случае повысится на

Ь 2. 104=8 6 10 4 в, a n=ap+ при оптимальных условиях в электав=1 7 10

Следовательно, а для электролита по крайней мере в 6 раз больше, чем для полупроводника, а к.п.д. термоэлектрического устройства определяется величиной

2 == х

Предмет изобретения

Термоэлектрическая батарея, отличающаяся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, ее высокотемпературные части частично или полностью составлены из материалов, обладающих электролитической проводимостью.

Составитель И. М. Кац

Редактор Г. В. Кобелев Техред А. А Кудрявицкая Корректор М. И. Козлова

Формат бум. 70X108 /дв Объем 0,18 изд, л.

Тираж 800 Цена 4 кon.

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6

Подп. к печ. 10 Xl-61 г

Зак. 10370

Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министр; н СССР, Москва, Петровка, 14. где о электропроводность, а к — теплопроводность.

При одинаковой теалопроводности х электропроводность о в электролите может быть в 30 — 50 раз меньше, чем в полупроводнике при том же к.п.д. Известно немало электролитов с более высокими показателями, чем 3 — 4 обратных ола, вытекаюгцих из расчета.

Таким образем, расплавленные или твердые электролиты могут служить материалом для термобатарей с высоким к п.д.

По сравнению с электронными полупроводниками, не изменяющимися от прохождения тока, электролиты обладают тем недостатком, что ток изменяет их химический состав. Однако поскольку источником энергии является тепловая энергия источника тепла, а не химическая энергия, как в гальванических элементах, химические процессы являются побочными и при рациональном выборе неполяризующихся электродоз и в особенности при попеременном изменении направления термоэлектрического тока не будут существенно снижать длительности работь; элементов термобатареи.

Зато батареи из электролитов обладают тем преимуществом, чго термоэлектродвижущая сила отдельного элемента в 6 — 8 раз выше, а следовательно, число последовательно включенных элементов в 6 — 8 раз меньше.

Измерения термоэлектродвижущих сил твердых электролитов дают напряжения порядка (1 5 — 2)в на каждые 100 разности температур.

Величина же удельной электропроводности многих электролитов измеряется при высоких температурах сотнями обратных ол4ов. В то же время теплопроводность электролитов очень мала.

Все эти опытные факты открывают возможность получения,термобатарей с весьма высоким к.п.д. из электролитов или материалов со смешанной электронной и ионной проводимостью.