Термоелектричний каталітичний генератор

1. Термоелектричний каталітичний генератор на газовому або рідкому паливі, що виконаний на основі термоелектричного перетворювача, розміщеного між гарячим теплоприймальним і холодним тепловіддавальним радіаторами, який відрізняється тим, що між тепловіддавальною поверхнею каталізатора та теплоприймальною 3 30174 Вказане завдання розв'язується тим, що у каталітичному генераторі на газовому або рідкому паливі на основі термоелектричного перетворювача, розміщеного між гарячим теплоприймальним і холодним тепловіддавальним радіаторами, між тепловіддавальною поверхнею каталізатора та теплоприймальною поверхнею гарячого радіатора міститься повітряний проміжок, тепловіддавальна поверхня каталізатора і, відповідно, теплоприймальна поверхня гарячого радіатора мають форму циліндра, півсфери або площини, при цьому у випадку циліндричної каталітичної поверхні термоелектричний перетворювач разом з повітряним проміжком має коаксіальну відносно джерела тепла форму розташування. Відповідність критерію «новизна» запропонованому пристрою забезпечує та обставина, що заявлена сукупність ознак не міститься ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано нове рішення для каталітичних термогенераторів, яке полягає в тому, що у каталітичному генераторі на газовому або рідкому паливі на основі термоелектричного перетворювача, розміщеного між гарячим теплоприймальним і холодним тепловіддавальним радіаторами, між тепловіддавальною поверхнею каталізатора та теплоприймальною поверхнею гарячого радіатора міститься повітряний проміжок, тепловіддавальна поверхня каталізатора і, відповідно, теплоприймальна поверхня гарячого радіатора мають форму циліндра, півсфери або площини, при цьому у випадку циліндричної каталітичної поверхні термоелектричний перетворювач разом з повітряним проміжком має коаксіальну відносно джерела тепла форму розташування. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів - у каталітичному генераторі на газовому або рідкому паливі на основі термоелектричного перетворювача, розміщеного між гарячим теплоприймальним і холодним тепловіддавальним радіаторами, між тепловіддавальною поверхнею каталізатора та теплоприймальною поверхнею гарячого радіатора міститься повітряний проміжок, тепловіддавальна поверхня каталізатора і, відповідно, теплоприймальна поверхня гарячого радіатора мають форму циліндра, півсфери або площини, при цьому у випадку циліндричної каталітичної поверхні термоелектричний перетворювач разом з повітряним проміжком має коаксіальну відносно джерела тепла форму розташування - забезпечує заявленому пристрою необхідний „винахідницький рівень". Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних те хнологій і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівної промисловості. Корисна модель пояснюється рисунками. На Фіг.1 представлено вертикальний переріз термогенератора з циліндричним каталітичним джерелом тепла, на Фіг.2 - горизонтальний переріз цього генератора; на Фіг.3 представлено варіант генератора з каталітичним джерелом тепла, тепловіддавальна поверхня якого має форму півсфе 4 ри; на Фіг.4 наведено варіант термогенератора з плоским каталітичним джерелом тепла. У відповідності із запропонованою корисною моделлю термоелектричний генератор (Фіг.1, Фіг.2) містить термоелектричний перетворювач 1, розміщений між гарячим теплоприймальним 2 і холодним тепловіддавальним 3 радіаторами. Теплоприймальна поверхня гарячого радіатора 2 має форму порожнистого циліндра, верхній закритий торець якого має центральний отвір для виходу продуктів згоряння палива. Холодний теплоприймальний радіатор має вигляд основи 3, одна поверхня якої має ребра 4, а друга - тепловий контакт з холодною стороною термоперетворювача. Джерело тепла циліндричної форми розташовано таким чином, що між тепловіддавальною поверхнею каталізатора і теплоприймальною поверхнею гарячого радіатора міститься повітряний проміжок, з якого повітря, необхідне для горіння палива, надходить до каталізатора. Для цього випадку термоелектричний перетворювач разом з повітряним проміжком має коаксіальну до джерела тепла форму розташування. Каталітичне джерело тепла 5 виготовлене у вигляді пористої структури (кремнеземне або алюмосилікатне волокно), на яку нанесені каталітично активні речовини: оксиди Co, Cr, Fe, Pt, Pd або їх суміші. У центрі джерела тепла розташована трубка 6, верхній торець якої закритий, а на боковій поверхні зроблені отвори для виходу газового або парів рідкого палива. Другий кінець трубки 6 з'єднано з вентилем 7 і паливною ємністю 8. Для запуску каталітичного джерела тепла у пористій структурі розташований електричний нагрівач 9. У нижній частині холодного тепловіддавального радіатора зроблені отвори 10 для надходження повітря у повітряний проміжок між каталізатором 5 та теплоприймальною поверхнею гарячого радіатора 2. Вільні проміжки між холодним та гарячим радіаторами заповнено тепловою ізоляцією 11. Згідно другого варіанту термогенератора (Фіг.3), тепловіддавальна поверхня каталізатора 5 має форму півсфери, відповідно таку ж форму має теплоприймальна поверхня гарячого радіатора 2. Третій варіант генератора (Фіг.4) містить каталітичне джерело тепла 2, яке має форму прямокутної пластини з двома тепловіддавальними поверхнями. По обидві сторони плоского каталітичного джерела тепла симетрично розташований термоелектричний перетворювач, який складається з термоелектричних модулів 1, гарячого 2 та холодного 3 радіаторів. У кожному з наведених варіантів площа S1 тепловіддавальної поверхні каталізатора дорівнює або менша за площу S2 теплоприймальної поверхні гарячого радіатора (S1≤S2). Працює термогенератор наступним чином. За допомогою електричного нагрівача, який живиться від зовнішнього джерела електрики (наприклад, акумулятора), прогрівається невелика ділянка каталізатора, що прилягає до перфорованої трубки 6. Одночасно з паливної ємності за допомогою вентиля 7 здійснюється подача палива до розігрітої ділянки каталізатора, на якій починається безполум'яне горіння палива з виділенням тепла. Го 5 30174 ріння швидко поширюється на весь пористий об'єм каталізатора, після цього відключається живлення електронагрівача. Повітря, необхідне для згоряння палива, надходить шляхом природної дифузії з повітряного проміжку. Продукти горіння палива (Н2О, СО2) відводяться у навколишнє середовище через отвір у верхній частині гарячого радіатора. Тепло, що виділяється внаслідок протікання екзотермічної реакції горінні палива, надходить шляхом випромінювання та конвекції до гарячого радіатора, проходить через термоелектричний модуль і відводиться холодним радіатором у навколишнє середовище. Внаслідок різниці температур між гарячою та холодною сторонами термоелектричний перетворювач генерує електричний струм. Температура гарячої сторони при цьому складає 240-250°С, холодної - 50-60°С. Електрична потужність термогенератора за варіантом 1 складає 100мВт при напрузі 6В, за другим варіантом - 10мВт при напрузі 3В, за третім варіантом 15Вт при напрузі 12В. Використання роздільної подачі реагентів на каталізатор, тобто подача палива з одного боку пористого каталітичного шару і надходження повітря шляхом природної дифузії з іншого, забезпечує стабільність генерування теплової енергії, а, Комп’ютерна в ерстка М. Мацело 6 відповідно, і стабільність електричних параметрів генератора. Важливо, що термогенератор може працювати тривалий час без обслуговування, оскільки не має рухомих частин, ресурс неперервної роботи визначається запасом палива у паливній ємності. Запропонований пристрій зручний у експлуатації, має високу надійність, пожежо- та вибухобезпечний. Термогенератор може успішно використовуватись для живлення різноманітної електронної техніки, освітлення та зарядки акумуляторів. Література 1. Пат. JP 20041804488. МКИ H02N11/00; H01L35/16. Combustion device and thermoelectric generator /Yohida Kazuji, Tomonazi Shigeaki, Esashi Masaki, Tanaka Hideji, Sato Daisuke (JP). - Опубл. 24.06.2004. 2. Пат. WO 2005064698. МКИ H02L35/30; H02N11/00. Thermoelectric generator /Funahashi Ryoji (JP). - Оп убл.14.07.2005. 3. Пат. FR 2848028. H01L35/28. Thermoelectric generator of safety comprises a calogenic reactor functioning by fuel oxidation and a thermoelectric module utilizing the heat of exothermic reaction /Juillet Hubert (FR) Опубл.04.06.2004. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601