Світловий електротеплогенератор і перетворювач світлової енергії

1 Світловий електротеплогенератор, що містить чарунку, фотоприймач і перетворювач світлової енергії, який відрізняється тим, що чарунка додатково оснащена оболонкою з розвиненою випуклою поверхнею, а перетворювач світлової енергії розташований між оболонкою і фотоприймачем 2 Світловий електротеплогенератор за п 1, який відрізняється тим, що зазор між оболонкою і фотоприймачем виконаний проточним та рекупераційним і становить (10 6 - 2,0 -102) м 3 Світловий електротеплогенератор за п 1, який відрізняється тим, що коефіцієнт заломлення оболонки рівний або менший коефіцієнта заломлення перетворювача світлової енергії і менший коефіцієнта заломлення поверхні фотоприймача 4 Перетворювач світлової енергії на основі композиційного матеріалу, який відрізняється тим, що як композиційний матеріал він містить набір фотосенсибілізуючих та фототрансформуючих речовин в рідкій фазі, які забезпечують поглинання світлової енергії менше 500нм і більше 1100нм та перевипромінювання у діапазоні 500-1 ОбОнм за наступним співвідношенням компонентів, мас % 4 2 фотосенсибілізуючі та фототран10 -10 сформуючі речовини моль/л рідка фаза решта 5 Перетворювач світлової енергії за п 4, який відрізняється тим, що як набір фотосенсибілізуючих та фототрансформуючих речовин він містить суміш 9,10-дифенілантрацену і рубрену або трипафлавшу і родамшу 6G, або трипафлавшу, родаміну 6G і неодиму (ПІ) 6 Перетворювач світлової енергії за п 4, який відрізняється тим, що фотосенсибілізуючі та фототрансформуючі речовини він містить в рідкому або твердому стані 7 Перетворювач світлової енергії за п 4, який відрізняється тим, що як рідку фазу він містить розчинник або дисперсійне середовище з температурою замерзання 373 °К 8 Перетворювач світлової енергії за пп 4 і 7, який відрізняється тим, що як розчинник або дисперсійне середовище він містить спирти або диметилсульфоксид, або дифенілсульфід, або метилнафталін, або воду, або їх суміш CO Ю Ю Винахід відноситься до галузі перетворення сонячної і будь-якої світлової енергії в електричну і теплову Він може знайти також застосування всюди, де необхідне узгодження спектрів приймача і джерела випромінювання при одночасному підвищенні спектральної і просторової ЩІЛЬНОСТІ енергії а також температурної стабілізації світлових приймачів Найближчим є світловий електрогенератор, викладений в описі до патенту США №5 986 268, M n K G O U 1/38, С 09 К 11/06, 1999 р Цей генератор містить чарунку, всередені якої розташовані фотоприймачі, покриті люмінесцент ним перетворювачем світлової енергії Дане рішення обрано прототипом Прототип збігається з винаходом, що заявляється, в наявності спільних ознак фоточарунка, перетворювач світлової енергії, фотоприймач Але відомий генератор не забезпечує належного рівня трансформації, стабільної передачі електричної та теплової енергії Це пов'язано з тим, що пристрій не передбачає відведення поглиненої теплової енергії від прийомної поверхні фотоперетворювача або дете 51573 або менший коефіцієнту заломлення перетворюісгора світлової енергії, а тепловий опір люмінесвача світлової енергії і менший коефіцієнту заломцентного покриття додатково підвищує температулення поверхні фотоприймача ру фотоприймача, що призводить до зниження Поставлена задача вирішена також в перетвокоефіцієнта питомої ваги електроперетворення рювачі світлової енергії на основі композиційного Крім того, високий показник заломлення люміматеріалу, тим, що як композиційний материал він несцентного покриття, його обмежена товщина і містить набір фотосенсибілізуючих та фототрансплоска поверхня знижують коефіцієнт використоформуючих речовин в рідкій фазі, які забезпечувування фотоактивної складаючої спектрального ють поглинання світлової енергії менше 500нм і діапазону 500 -10ООнм більше 1100нм і перевипромінювання у діапазоні Найближчим до винаходу, що заявляється, є 500 - ЮбОнм за наступним співвідношенням комлюмінесцентний перетворювач, який входить до понентів, мас % складу описаного вище електрогенератора (див патент США №5986268, МПК G01 J 1/38, С09 К фотосенсибілізуючі та фото4 2 11/06, 1999) Відомий перетворювач світлової трансформуючі речовини 10 -10 моль/л, енергії являє собою композиційний матеріал до рідка фаза решта складу якого входять такі органічні люмінесцентні Як набір фотосенсибілізуючих та фототрансматеріали 8-пдроксихіноліну алюміній, або N,N'формуючих речовин він містить суміш 9,10дифеніл - г\І,г\Г-біс(3-метилфеніл)1,1-бідиетил-4,4'дифенілантрацену і рубрену, або трипафлавину і діамшель, або біс-(8-пдрохшальдин)-хлоро-галію родамшу 6G, або трипафлавшу і родаміну 6G і неодиму (III) Склад даного перетворювача світлової енергії обрано прототипом Прототип співпадає з винахоКрім того, фотосенсибілізуючі та фототрансдом, що заявляється у тому, що як основу він місформуючі речовини перетворювач світлової енертить композиційний матеріал Але, прототип місгії містить в рідкому або твердому стані тить набір тільки органічних сполук і тільки в Як рідку фазу перетворювач світлової енергії твердій фазі Прототип має серйозні недоліки містить розчинник або дисперсійне середовище з температурою замерзання 373°К випромінювання та ігнорування інфрачервоної частини випромінювання, що знижує коефіцієнт При цьому як розчинник або дисперсійне сепитомої ваги електроперетворення, редовище перетворювач світлової енергії містить спирти, або диметилсульфоксид, або дифенілсувідсутність ефективного відведення теплової льфід, або метилнафталін, або воду, або їх суміш компоненти сонячного випромінювання, високий коефіцієнт заломлення, Новим в конструкції електротеплогенератора є те, що велика вартість і складність пов'язані з технологією нанесення тонкого люмінесцентного почарунка додатково забезпечена оболонкою, криття заданої концентрації оболонка має розвинену поверхню, В основу винаходу, що стосується конструктиперетворювач світлової енергії розташований вного рішення, поставлено задачу створити електміж оболонкою і фотоприймачем ротеплогенератор, в якому шляхом введення ноНовим також є те, що зазор між оболонкою і вого елементу, місця його розташування в фотоприймачем виконаний проточним та рекупеелектрогенераторі, забезпечити підвищення коераційним і становить (10 6 -2 • 10 2 )м фіцієнту питомої ваги роботи фотоперетворювача Новим у перетворювачі світлової енергії є наі використання теплової енергії явність таких ознак В основу винаходу, що стосується перетворюдіапазон перетворення сонячного випромінювача світлової енергії, поставлено задачу створити вання, склад, в якому шляхом підбору (КІЛЬКІСНОГО І ЯКІСвикористання як композиційного матеріалу наНОГО) компонентів заданої товщини шару фотосенбору фотосенсибілізуючих та фототрансформуюсибілізуючих і фототрансформуючих речовин, зачих речовин в рідкій фазі, безпечити підвищення коефіцієнту питомої ваги кількісне співвідношення компонентів, роботи як перетворювача світлової енергії, так і як набір фотосенсибілізуючих та фототрансконструкції електротеплогенератора, до складу формуючих речовин використовується суміш 9,10ЯКОГО ВІН ВХОДИТЬ дифенілантрацену і рубрену, або трипафлавину і Поставлена задача вирішена групою винахородаміну 6G, або тридафлавшу і родаміну 6G і дів, об'єднаних єдиним винахідницьким задумом неодиму (III), світловим електротеплогенератором і перетворюфотосенсибілізуючі та фототрансформуючі вачем світлової енергії який входить до складу речовини застосовують в рідкому або твердому електротеплогенератора стані, Поставлена задача вирішена в конструкції свіяк рідку фазу перетворювач світлової енергії тлового електротеплогенератора, що містить чамістить розчинник або дисперсійне середовище з рунку, фотоприймач і перетворювач світлової енетемпературою замерзання 373°К, оболонкою з розвиненою випуклою поверхнею, а як розчинник або дисперсійне середовище виперетворювач світлової енергії розташований між користовуються спирти, або диметилсульфоксид, оболонкою і фотоприймачем або дифенілсульфід, або метилнафталін, або воЗазор між оболонкою і фотоприймачем є проду, або їх суміш точним та рекупераційним і становить (10 6 - 2 0 • Досягнення заявленого технічного результату 10 2)м Коефіцієнт заломлення оболонки рівний можна пояснити наступним 51573 світлової енергії 12 Зазор між оболонкою 10 і фотоприймачем 11 виконаний проточним та стано6 2 вить 10 - (2 • 10 )м Рух перетворювача світлової енергії 12 здійснюється гравітаційно, за рахунок температурного перепаду між нагрітим перетворювачем світлової енергії 12 і теплоакумулюючим баком 5 з холодною водою, який розташований у верхній точці системи Коефіцієнт заломлення прозорої оболонки 10 рівний або менший коефіцієнту заломлення перетворювача світлової енергії 12 і менший коефіцієнту заломлення фотоприймача 11 Набір заявлених фотосенсибілізуючих та фоПеретворювач світлової енергії 12 являє сототрансформуючих речовин підібраний з урахубою набір фотосенсибілізуючих та фототрансфованням різних максимумів спектральної чутливості рмуючих речовин в рідкій фазі Вказані речовини фотоприймачів у діапазоні (500 - 1060)нм підібрані таким чином, що вони забезпечують поЗазор між оболонкою і фотоприймачем викоглинання світловий енергії менше 500нм і більше нано проточним і рекупераційним для перетворю1100нм та перевипромінювання її у діапазон 500 вача з метою попередження температурозалежноЮбОнм го зниження коефіцієнту питомої важи фотоперетворювача, а також утилізації отриманоНабір має наступне співвідношення компоненго тепла тів, мас % фотосенсибілізуючі та фотоПроточність і рекуперативність забезпечує трансформуючі речовини 10 4-10 2моль/л, стабілізацію температури електротеплогенератора рідка фаза решта незалежно від сезону та інсоляції Наявність рекуперації забезпечує передачу відібраної від фотоЯк фотосенсибілізуючі та фототрансформуючі приймача теплової енергії споживачу речовини, перетворювач світлової енергії 12 містить суміш 9,10-дифенілантрацену і рубрену, або Розташування перетворювача світлової енертрипафлавіну і родамшу 6G, або трипафлавшу , гії між оболонкою і фотоприймачем забезпечує родамшу 6 G і неодиму (III) фільтрацію шкідливих складових спектрального сонячного випромінювання (1100)нм і Перелічені речовини перетворювач світлової трансформацію їх у максимум корисної чутливості енергії містить в рідкому або твердому стані, а у фотоприймача (або його електричної потужності) якості рідкої фази - розчинник або дисперсійне середовище з температурою замерзання 373° К трансформуючих речовин підібрана експериментально Вихід за межі нижнього значення не заЯк розчинник або дисперсійне середовище безпечує поглинання інсоляції в тонких шарах і, як перетворювач світлової енергії містить спирти, або наслідок, високого значення енергетичного виходу д и метил сульфоксид, або дифенілсульфид, або трансформації Верхній кордон концентрації (10 метилнафталін, або воду, або їх суміш 2 моль/л) є граничним, при якому квантовий вихід Приклад одержання енергії трансформації суттєво знижується Таку концентСвітловий електротеплогенератор містить форацію можна застосовувати тільки в тонких шарах топриймач з кристалічного кремнію виробництва фірми Siemens Перетворювач світлової енергії Заявлений винахід пояснюється малюнками, має такий склад Де родамінбС 10 3 М, фіг 1 - електротеплова схема електротеплогетрипафлавін 1,5 • 10 3 М нератора, фіг 2 - вигляд конструкції електротеплогенерарешта розчинники етиленгліколь 60% і вода тора, 40% об'ємних (див фіг 3, крива С на графіку) фіг 3 - графіки спектральних характеристик Вимірювання вихідної електричної потужності перетворювачів світлової енергії здійснювали за допомогою ваттметра Теплообмінник (див фіг 1) розміщений в ємності з водою На фіг 1 наведена принципова електрична і гіДля вимірювання температури ємність з водою дравлічна схема на якій зображено світловий елезабезпечена термометром ктротеплогенератор 1, теплообмінник 2 Світловий електротеплогенератор 1 і теплообмінник 2 сполуДля порівняння результатів, одержаних в чені між собою за допомогою ПІДВІДНОГО трубопроексперименті, паралельно із заявленим викорисвода 3 і ВІДВІДНОГО трубопровода 4 В схему вклютовували аналогічний електрогенератор без фоточені також теплоакумулюючий бак 5 з водою і чарунки та проточного і рекупераційного перетвоелектричний акумулятор 6 Для виміру КІЛЬКОСТІ рювача, який містив фотоприймач з кристалічного тепла в схему включений термометр 7, а для викремнію тієї ж фірми Обидва електрогенератори міру електричної потужності схема містить ваттмали однакові розміри, електричну потужність і її метр 8 залежність від температури фотоприймача Світловий електротеплогенератор 1 містить Електрична потужність світлового електротепчарунку 9, внутрішня поверхня стінок якої виконалогенератора, що заявляється та контрольного на дзеркальною Чарунка 9 забезпечена оболонфотоприймача і КІЛЬКІСТЬ виділеного тепла в ємнокою 10, яка має розвинену сприймаючу поверхню, сті з водою визначали постійно на протязі експевиконану у вигляді призм, а також фотоприймачем рименту, який тривав 1 годину Середня потуж11, на поверхні якого розташований перетворювач ність інсоляції за цей період склала 800Вт/м2 Наявність розвинутої випуклої оболонки забезпечує збільшення КІЛЬКОСТІ світлової енергії, яка сприймається фотоприймачем при ЗМІНІ кута падіння сонячного випромінювання протягом дня, року та и концентрацію на поверхні фотоприймача Вибір характеристики світлового електротеплогенератора, а саме коефіцієнт заломлення оболонки < коефіцієнту заломлення перетворювача світлової енергії але D Це дозволяє фотосенсибілізуючих і фототрансформуючих реобґрунтовано використовувати конкретний перечовин суміш 9,10-дифенілантрацену і рубрену (ЛІтворювач світлової енергії у ВІДПОВІДНОСТІ до спекНІЯ В на фігЗ), а також суміш трипафлавшу, родатральних характеристик фотоприймача міну 6 G неодиму (III) (ЛІНІЯ D на фіг 3) Наприклад, для фотоприймача на основі крисСпектральна ЩІЛЬНІСТЬ потужності випромінюталічного кремнію, арсеніду галію, кадмій телуру вання сонця при проходженні атмосфери землі найбільш спектрально сумісним є перетворювач показана ЛІНІЄЮ А на фіг З світлової енергії складу родамін 6G і трипафлавін (ЛІНІЯ С на фіг 3) Як видно з графіків фіг 3, перетворювачі світлової енергії складів В, С і D поглинають шкідливу >г З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71