Фотохимический способ преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию Российский патент 2021 года по МПК H01L31/04 H01L51/46 

Фотохимический способ преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию относится к способам преобразования электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн – от СВЧ до ультрафиолетового диапазона, в электрическую энергию.

Данное изобретение может быть использовано для изготовления фотоэлектрических батарей фотохимического типа. На основе таких батарей могут быть разработаны автономные источники питания электрической энергии на различные диапазоны мощностей.

Известен патент «Кремниево-полимерный фотоэлектрический модуль для низких широт и способ его изготовления» (RU 2381595, опубл. 10.02.2010). Модуль, выполнен на основе монокристаллического кремния, покрытого проводящей полимерной пленкой из двух проводящих полимеров полисиланоанилина и полианилина, модифицированных анионным комплексом хлорида меди [CuCl₄]^2- при массовом соотношении вышеуказанных полимеров 2:10 соответственно. Модуль в виде пластины в качестве рабочего электрода, опускают в гальваническую ванну с раствором, состоящим из 2,3 М (моль/л) раствора соляной кислоты и смеси мономеров анилина и силаноанилина с добавкой 0,1 молярного водного раствора хлорида меди по частоте классификации не ниже ч.д.а, и в режиме потенциостатического циклирования, при потенциалах 10,5 - 12,4 В и от -5,5 - (-7,2) В синтезируют полимерную смесь до образования на рабочем электроде полимерного покрытия из смеси двух проводящих полимеров полисиланоанилина и полианилина в массовых соотношениях 2:10 соответственно, которая модифицирована анионным комплексом хлорида меди [CuCl₄]^2-.

Данный кремниево-полимерный фотоэлектрический модуль изготавливается на основе моно- и поликристаллического кремния, который используется для производства классических солнечных батарей. Из уровня техники известно, что данная технология трудоемка и энергозатратна. Нанесение проводящего полимера усложняет данную технологию, что увеличивает её себестоимость. Кроме того, проводящие полимеры деградируют под воздействием ультрафиолетового излучения и под воздействием температур выше 50°С. Солнечные батареи при прямом солнечном свете нагреваются в ряде случаев и до больших температур. Это со временем сказывается на снижении эффективности преобразования.

Известен патент «Полимерный фотоэлектрический модуль и способ его изготовления» (RU 2519937, опубл. 20.06.2014). Изобретение относится к полимерному фотоэлектрическому модулю, выполненному на основе допированной пленки проводящего полимера полианилина. Модуль характеризуется тем, что полианилин допирован гетерополианионным комплексом 2-18 ряда, имеющим химическую формулу . Допированная пленка полианилина нанесена на тонкий прозрачный проводящий слой, который может состоять из оксида индия (III) или оксида олова (IV), который в свою очередь напылен на материал, который обладает высокими пропускными способностями для электромагнитных волн в диапазоне от 3·10^-2 до 4·10^-6 см. Данный материал с напыленным проводящим слоем и полианилиновой пленкой образует один из электродов фотоэлектрического модуля, а второй противоэлектрод, который служит одновременно задней стенкой изделия, может быть выполнен из проводящего материала, к которому с наружной стороны прикреплены термогенераторы с воздушными или водяными радиаторами для отвода тепла, соединенные между собой электрическими последовательно-параллельными цепями, а электроды скрепляются между собой боковыми стенками, которые могут быть выполнены из любого неагрессивного диэлектрического материала, а между электродами заливается водный электролит, содержащий смесь водорастворимых неорганических солей, где pH электролита может варьироваться от 5 до 3, токосъемы прикреплены соответственно к проводящему материалу с полимерной пленкой и к проводящей задней стенке изделия, а также к выходным клеммам термогенераторов, образуя тем самым две независимые электрические цепи. Предложенный фотоэлектрический модуль обладает высоким КПД преобразования электромагнитной энергии в электрическую.

В данном способе в качестве основного чувствительного покрытия используется полианилин допированный вольфрамовым гетерополианионом 2-18 ряда, что делает чувствительную пленку полианилина чувствительной к воздействию электромагнитных волн в очень широком спектральном диапазоне от середины диапазона ИК-волн до жесткого ультрафиолета, включая весь видимый диапазон.

Недостатком данного модуля является очень сложная конструкция, что влечет за собой высокую себестоимость изготовления. Кроме того, как и в предыдущем аналоге, за счет деградации полианилина от коротковолнового излучения и температуры эффективность такого модуля будет резко снижаться.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является экспериментальный способ, описанный в статье [Радин А.С., Феофанова М.А., Малышева Ю.А., Рясенский С.С. Применение гетерополикислот типа Доусона для разработки первичных фотохромных и фотоэлектрических преобразователей // Вестник ТвГУ. Серия "Химия". 2019. № 1(35). С. 207-214.].

Авторы представили следующий экспериментальный способ, который заключается в том, что раствор гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу , нанесли в виде пленки на белый лист бумаги размером 20х50 мм сплошным слоем и высушили. Затем к нему были прикреплены два инертных графитовых токосъема, одна половина поверхности листа была прикрыта стеклом, не пропускающим ультрафиолетовое излучение.

Для проведения данного эксперимента была взята такая же по химическому составу и структуре гетерополикислота, как и в патентуемом изобретении, имеющая химическую формулу . Однако, применение её в виде пленки, как описано выше в эксперименте – энергетически не выгодно, так как реакционная способность ионов гетерополикислот (ГПК) в твердом состоянии снижена, что, в свою очередь, ведет к снижению КПД преобразования электромагнитного излучения и сужению диапазона светочувствительности соединения до ультрафиолетового диапазона излучения.

Задачей данного изобретения является разработка способа преобразования электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн, от СВЧ до УФ диапазона (от 5*10⁷ нм до 180 нм), в электрическую энергию, с высоким КПД преобразования, с простым конструктивным исполнением и низкой себестоимостью процесса.

Данная задача достигается за счет того, что в электрохимическом способе преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, используя в качестве основного реагента гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу H₁₅[P₂W₉V₉O₆₂], отличающийся тем, что приготавливают 10-25 % водный раствор 2 гетерополикислоты H₁₅[P₂W₉V₉O₆₂] в окисленной форме, который заливают в сосуд 1 и в сосуд 3 и соединяют оба сосуда между собой изогнутой трубкой 8, далее трубку 8 заполняют тем же раствором гетерополикислоты и с помощью этой же трубки 8 выравнивают уровни жидкости в обоих сосудах 1 и 3, затем, в сосуд 3 опускают графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, оба электрода подключают к электрической цепи, далее сосуд 1 сверху облучают электромагнитным излучением 7 естественного происхождения от солнца или с помощью искусственных излучателей, для увеличения эффективности процесса сосуд 1 могут нагревать до температур 25-50°С. При этом, сосуд 1 может быть выполнен из инертных диэлектрических, но теплопроводящих материалов, каковыми могут быть материалы, выполненные из теплопроводящей керамики. Сосуд 3 может быть выполнен из инертных материалов, таких как стекло, фторопласт, полиэтилен. Трубка 8 может быть выполнена из стекла или полиэтилена. Электрод 9 может быть выполнен из меди, платины или нержавеющей стали. Электрическая цепь может иметь различные виды электрической нагрузки. Для поддержания уровня жидкости в обоих сосудах используется емкость 4 с доливным краном 14, наполненная водой. Частота преобразований электромагнитной энергии в электрическую может находиться в диапазоне длин волн от 5*10⁷ нм до 180 нм.

Технический результат, достигаемый при использовании предложенного решения заключается в расширении волнового диапазона преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, от УФ до СВЧ-диапазона, от 180 нм до 5*10⁷ нм; достижении КПД преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию в среднем не ниже 92%, а также упрощении конструктивного исполнения и снижении себестоимости процесса.

Изобретение поясняется графическими материалами:

На Фиг.1 представлена схема фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, где: 1 - сосуд 1; 2 - 10-25 % раствор ГПК типа Доусона в окисленной форме; 3 - сосуд 3; 4 - емкость для воды; 5 – вода; 6 - 10-25 % раствор ГПК типа Доусона в восстановленной форме; 7 - электромагнитное излучение; 8 - солевой мостик в виде изогнутой трубки; 9 - изогнутый электрод; 10 - графитовый электрод; 11 - переменный резистор; 12 – вольтметр; 13 – амперметр; 14 – кран.

Технический результат достигается за счет использования в качестве основного реагента водного раствора гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу , с использованием электродно-электролитной системы для преобразования электромагнитной энергии в электрическую с использованием низкопотенциальной тепловой энергии.

Сущность патентуемого изобретения заключается в том, что сначала готовят водный 10-25% раствор гетерополикислоты (ГПК) 2-18 ряда (Фиг.1), имеющей химическую формулу , в окисленной форме. Далее приготовленный раствор 2 заливают в сосуд 1, который может быть выполнен из инертных, диэлектрических, теплопроводящих материалов, например, из теплопроводной керамики. В сосуд 3, который может быть выполнен из инертных материалов, таких как стекло, фторопласт, полиэтилен. Заливают тот же раствор 2 ГПК окисленной формы, имеющей химическую формулу . Два сосуда соединяет между собой изогнутая трубка 8, которая в свою очередь может быть выполнена из стекла или полиэтилена. Далее трубку заполняют аналогичным раствором 2 ГПК, что и был залит в сосуд 1 и в сосуд 3, и с помощью этой же трубки 8 выравнивают уровни жидкости обоих сосудах 1, 3. Далее в сосуд 3 опускают графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, который может быть выполнен из меди, платины или нержавеющей стали. Оба электрода 9, 10 подключают к электрической цепи, которая может состоять из разных видов электрической нагрузки. Таковыми могут являться электромоторы, резистивные (нагревательные элементы), электроразрядные, диодные и.др. В описании данного патента в качестве электрической нагрузки был использован переменный резистор 11, к которому последовательно был подсоединен амперметр 13 и параллельно вольтметр 12. После того как устройство было собрано, сосуд 1 сверху облучают электромагнитным излучением 7 естественного происхождения – от солнца или с помощью искусственных излучателей. Частота преобразований электромагнитной энергии в электрическую находиться в диапазоне длин волн от 5∙10⁷нм до 180 нм. При воздействии электромагнитным излучением 7 в указанном диапазоне длин волн, на верхний слой раствора ГПК окисленной формы 2, происходит изменение степеней окисления вольфрама до +5, и ванадия до +4, что приводит к восстановлению анионного комплекса с до 6. Процесс будет происходить интенсивно, если раствор с гетерополикислотой в сосуде 1 будет нагрет до температуры 25-50°С и изогнутый металлический электрод 9 при этих условиях будет выполнять роль катализатора, увеличивая интенсивность процесса и смещая нижеприведенное уравнение реакции вправо.

(1)

Таким образом, на электроде 9 образуется гетерополианионный комплекс восстановленной формы 6, соответственно электрод 9 заряжается отрицательно и между электродами 9 и 10 возникает разность потенциалов. Поскольку оба электрода 9, 10 подключены к электрической нагрузке, в цепи появляется электрический ток и электромагнитное излучение 7 преобразуется в электрическую энергию. Чем выше интенсивность излучения 7 в указанном диапазоне, тем большую электрическую мощность будет выдавать данное устройство. Но одновременно с процессом восстановления под воздействием электромагнитного излучения 7 происходит обратный процесс окисления восстановленной формы гетерополианионного комплекса 6 кислородом воздуха и в системе устанавливается равновесие. При прекращении облучения 7 под действием кислорода воздуха, степень окисления вольфрама и ванадия возвращается в наивысшую устойчивую степень окисления для вольфрама +6, для ванадия +5, и анионный комплекс восстановленной формы 6 опять переходит в окисленное состояние, что выражается следующим уравнением реакции:

(2)

Поскольку водный раствор поглощает также и значительную часть рассеивающегося электромагнитного излучения, КПД такого преобразователя составляет около 98%. Ввиду того, что в ходе процесса происходит испарение воды, для поддержания уровня в обоих сосудах 1, 3 используется емкость 4, наполненная водой 5 с доливным краном 14.

Таким образом, данный способ основан на обратимом цикличном фотохимическом окислении-восстановлении воды под воздействием электромагнитного излучения в присутствии кислорода воздуха с использованием гетерополианионов вольфрамванадиевой гетерополикислоты в качестве катализатора.

Пример 1. Определение эффективности фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию

Приготовили 18% водный раствор 2 гетерополикислоты (ГПК) 2-18 ряда (Фиг. 1), имеющей химическую формулу H₁₅[P₂W₉V₉O₆₂], в окисленной форме. Далее приготовленный раствор залили в сосуд 1, который быт выполнен, из диэлектрической теплопроводной керамики ситал и имел внутренний диаметр 15.6 см.

В сосуд 3, который был выполнен из стекла, залили тот же раствор 2 ГПК окисленной формы, имеющей химическую формулу H₁₅[P₂W₉V₉O₆₂]. Два сосуда соединили между собой изогнутой трубкой 8, выполненной из полиэтилена. Далее трубку заполнили аналогичным раствором 2 ГПК, что и был залит в сосуд 1 и в сосуд 3, и с помощью этой же трубки 8 выровняли уровни жидкости в обоих сосудах. Далее в сосуд 3 опустили графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, который был выполнен из меди. Оба электрода 9, 10 подключили к электрической цепи, состоящей из резистивной нагрузки в виде переменного резистора 11, к которому последовательно бы подсоединен амперметр 13 и параллельно вольтметр 12. Сосуд 1 с раствором ГПК нагрели до температуры 27 С°.

После того как устройство было собрано, сосуд 1 сверху облучили электромагнитным излучением 7 искусственного происхождения – от лампы имитирующий солнечное излучения для проверки солнечных батарей марки АМ 1.5 (1000±50) с выходной мощностью электромагнитного излучения 1000 Вт/м² и со средним диапазоном излучения 2500 до 300 нм

При воздействии электромагнитным излучением 7 в указанном диапазоне, наблюдалось окрашивание верхнего слоя раствора ГПК окисленной формы в синий цвет, что указывало на восстановление анионного комплекса ГПК с до 6, с изменением степеней окисления вольфрама до +5 и ванадия до +4. Изогнутый медный электрод 9 в этих условиях исполнял роль катализатора, увеличивая интенсивность процесса и смещая нижеприведенное уравнение реакции вправо:

(1)

Таким образом, на электроде 9 образовывался гетерополианионный комплекс восстановленной формы 6, и электрод 9 заряжался отрицательно, между электродами 9 и 10 возникала разность потенциалов, и в подключенный цепи возникал электрический ток, что означало преобразование электромагнитного излучения 7 в электрическую энергию. С помощью переменного резистора 11 добились максимальных показаний на измерительных приборах.

Сила тока по показаниям амперметра 13 составила 17.04 А, а показания вольтметра (12) 1.1В что означало, что выходная электрическая мощность составила 18.74 Вт

Но, одновременно с процессом восстановления под воздействием электромагнитного излучения 7 происходил обратный процесс окисления восстановленной формы гетерополианионного комплекса кислородом воздуха и в системе установилось равновесие, которое мы наблюдали по показаниям прибора. После прекращения облучения 7, снятия режима нагрева (лампу отключили), под действием кислорода воздуха степень окисления вольфрама и ванадия вернулась в наивысшую устойчивую степень окисления для вольфрама +6, для ванадия +5, и анионный комплекс восстановленной формы опять перешел в окисленное состояние, что определялось по цвету раствора. Цвет раствора стал зеленовато-желтым, то есть вернулся в свое первоначальное состояние:

(2)

В ходе процесса происходило испарение воды, и для поддержания уровня в обоих сосудах использовалась емкость 5, наполненная водой 5 с доливным краном 14, с помощью которой и поддерживали уровень жидкости в обоих сосудах.

Вывод: КПД фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию патентуемого изобретения в диапазоне длин волн от 2500 до 300 нм составляет 98%

Поверхность зеркала раствора ГПК, исходя из внутреннего диаметра сосуда 1, составила 191.21 см². Удельная мощность электромагнитного излучения 7 в указанном диапазоне длин волн, воздействующего на зеркало раствора ГПК, составляла – 1000 Вт/м². Таким образом, выходная электрическая мощность при 100 % преобразовании электромагнитной энергии 7 должна была бы составить – 19.12 Вт. Однако, экспериментально было получено – 18.74 Вт, что составляет 98 % от исходной мощности.

Пример 2. Определение эффективности фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в ультрафиолетовом диапазоне, в электрическую энергию.

Приготовили 22% водный раствор 2 гетерополикислоты (ГПК) 2-18 ряда (Фиг.1), имеющей химическую формулу , в окисленной форме. Далее приготовленный раствор залили в сосуд 1, который был выполнен, из диэлектрической теплопроводной керамики ситал.

В сосуд 3, который был выполнен из стекла, залили тот же раствор ГПК окисленной формы, имеющей химическую формулу . Два сосуда соединили между собой изогнутой трубкой 8, выполненной из стекла. Далее трубку 8 заполнили аналогичным раствором 2 ГПК, что и был залит в сосуд 1 и в сосуд 3, и с помощью этой же трубки 8 выровняли уровни жидкости в обоих сосудах 1, 3. Далее в сосуд 3 опустили графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, который был выполнен из меди. Оба электрода 9, 10 подключили к электрической цепи, состоящей из резистивной нагрузки в виде переменного резистора 11, к которому последовательно был подсоединен амперметр 13 и параллельно вольтметр 12.

Сосуд 1 с раствором ГПК 2 нагрели до температуры 40 С°. После того как устройство было собрано, сосуд 1 сверху облучили электромагнитным излучением 7 искусственного происхождения, источником которого служила лампа (Low pressure UVC Lamp UVN c длинной волны - 185 нм), фирмы UV- technik international ltd.

При воздействии электромагнитным излучением 7 в указанном диапазоне, наблюдалось окрашивание верхнего слоя раствора 2 ГПК окисленной формы в синий цвет, что указывало на восстановление анионного комплекса ГПК с до 6, с изменением степеней окисления вольфрама до +5 и ванадия до +4. Изогнутый медный электрод 9 в этих условиях исполнял роль катализатора, увеличивая интенсивность процесса и смещая нижеприведенное уравнение реакции вправо:

(1)

Таким образом, на электроде 9 образовывался гетерополианионный комплекс восстановленной формы 6, и электрод 9 заряжался отрицательно, между электродами 9 и 10 возникала разность потенциалов, и в подключенный цепи возникал электрический ток, что означало преобразование электромагнитного излучения 7 в электрическую энергию. С помощью переменного резистора 11 добились максимальных показаний на измерительных приборах.

Сила тока по покаянием амперметра 13 составила 7.12 А, а показания вольтметра 12 равны 1.2В.

Но, одновременно с процессом восстановления под воздействием электромагнитного излучения 7 происходил обратный процесс окисления восстановленной формы гетерополианионного комплекса 6 кислородом воздуха и в системе установилось равновесие, которое мы наблюдали по показаниям прибора. После прекращения облучения 7, снятия режима нагрева (лампу отключили), под действием кислорода воздуха степень окисления вольфрама и ванадия вернулась в наивысшую устойчивую степень окисления для вольфрама +6, для ванадия +5, и анионный комплекс восстановленной формы 6 опять перешел в окисленное состояние, что определялось по цвету раствора. Цвет раствора стал зеленовато-желтым, то есть вернулся в свое первоначальное состояние:

(2)

В ходе процесса происходило испарение воды, и для поддержания уровня в обоих сосудах использовалась емкость 4, наполненная водой 5 с доливным краном 14, с помощью которой и поддерживали уровень жидкости в обоих сосудах.

Вывод: В связи с ненормированными мощностными характеристиками по излучению на площадь поверхности точный расчет КПД не проводился. Эксперимент показал возможность патентуемого способа достаточно эффективно преобразовывать электромагнитную энергию в ультрафиолетовом диапазоне излучений в электрическую энергию.

Пример 3. Определение возможности фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в диапазоне длин волн СВЧ диапазоне в электрическую энергию.

Приготовили 20% водный раствор гетерополикислоты (ГПК) 2-18 ряда 2 (Фиг. 1), имеющей химическую формулу , в окисленной форме. Далее приготовленный раствор 2 залили в сосуд 1, который был выполнен, из диэлектрической теплопроводной керамики ситал.

В сосуд 3, который был выполнен из стекла, залили тот же раствор 2 ГПК окисленной формы, имеющей химическую формулу . Два сосуда 1, 3 соединили между собой изогнутой трубкой 8, выполненной из стекла. Далее трубку 8 заполнили аналогичным раствором 2 ГПК, что и был залит в сосуд 1 и в сосуд 3, и с помощью этой же трубки 8 выровняли уровни жидкости в обоих сосудах 1, 3. Далее в сосуд 3 опустили графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, который был выполнен из нержавеющий стали марки AISI304. Оба электрода 9, 10 подключили к электрической цепи, состоящей из резистивной нагрузки в виде переменного резистора 11, к которому последовательно был подсоединен амперметр 13 и параллельно вольтметр 12.

Сосуд 1 специально не нагревали, так как при воздействии СВЧ 7 на водный раствор 2 будет происходить разогрев

После того как устройство было собрано сосуд 1 сверху облучили электромагнитным излучением 7 искусственного происхождения – с помощью магнитрона СВЧ фирмы - LG, марки - 2M214(39F)(2M214-21GKH), с приблизительной длиной волны – 5*10⁷ нм, Далее магнетрон включили с неполной номинальной мощностью около 100 Вт.

При воздействии электромагнитным излучением 7 в указанном диапазоне, наблюдалось окрашивание верхнего слоя раствора ГПК окисленной формы в синий цвет, что указывало на восстановление анионного комплекса ГПК с до 6, с изменением степеней окисления вольфрама до +5 и ванадия до +4. Изогнутый медный электрод 9 в этих условиях исполнял роль катализатора, увеличивая интенсивность процесса и смещая нижеприведенное уравнение реакции вправо:

(1)

Таким образом, на электроде 9 образовывался гетерополианионный комплекс восстановленной формы 6, и электрод 9 заряжался отрицательно, между электродами 9 и 10 возникала разность потенциалов, и в подключенный цепи возникал электрический ток, что означало преобразование электромагнитного излучения 7 в электрическую энергию. С помощью переменного резистора 11 добились максимальных показаний на измерительных приборах.

Сила тока по покаянием амперметра 13 составила 23.12 А а показания вольтметра 12 равны 3.8В.

Но, одновременно с процессом восстановления под воздействием электромагнитного излучения 7 происходил обратный процесс окисления восстановленной формы гетерополианионного комплекса 6 кислородом воздуха и в системе установилось равновесие, которое мы наблюдали по показаниям прибора. После прекращения облучения 7 магнетрон отключили), под действием кислорода воздуха степень окисления вольфрама и ванадия вернулась в наивысшую устойчивую степень окисления для вольфрама +6, для ванадия +5, и анионный комплекс восстановленной формы 6 опять перешел в окисленное состояние, что определялось по цвету раствора. Цвет раствора стал зеленовато-желтым, то есть вернулся в свое первоначальное состояние:

(2)

В ходе процесса происходило испарение воды, и для поддержания уровня в обоих сосудах использовалась емкость 4, наполненная водой 5 с доливным краном 14, с помощью которой и поддерживали уровень жидкости в обоих сосудах.

Вывод: В связи с не нормированными мощностными характеристиками по излучению на площадь поверхности точный расчет КПД не проводился. Эксперимент показал возможность патентуемого способа достаточно эффективно преобразовывать электромагнитную энергию в СВЧ диапазоне излучений в электрическую энергию.

Таким образом, заявленный способ преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию фотохимическим методом позволяет преобразовывать электромагнитную энергию в диапазоне длин волн от 5*10⁷ до 180 нм со средней эффективностью не менее 92% и с возможностью разрабатывать простые технологические процессы по созданию электрохимических фотопреобразователей без использования сложного технологического оборудования, дорогостоящих материалов, простой компоновки и сборки, без использования специализированных оснасток.

Данный способ может быть использован в ряде случаев для утилизации низкопотенциальной тепловой энергии, так называемых «утечек» электромагнитных волн в свч диапазоне от оборудования, которое работает с использованием свч генерации.

Изобретение относится к преобразованию электромагнитного излучения в электрическую энергию в широком спектре диапазонов длин волн от СВЧ до ультрафиолетового диапазона и может быть использовано для изготовления фотоэлектрических батарей электрохимического типа, на основе которых могут быть разработаны автономные источники питания электрической энергии на различные диапазоны мощностей. В электрохимическом способе преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию согласно изобретению в качестве основного реагента используют гетерополикислоту 2-18 ряда, имеющую химическую формулу H₁₅[P₂W₉V₉O₆₂], при этом согласно предложенному способу приготавливают 10-25% водный раствор 2 гетерополикислоты H₁₅[P₂W₉V₉O₆₂] в окисленной форме, который заливают в сосуд 1 и в сосуд 3 и соединяют оба сосуда между собой изогнутой трубкой 8, далее трубку 8 заполняют тем же раствором гетерополикислоты и с помощью этой же трубки 8 выравнивают уровни жидкости в обоих сосудах 1 и 3, затем в сосуд 3 опускают графитовый электрод 10, а в сосуд 1 - изогнутый электрод 9, оба электрода подключают к электрической цепи, далее сосуд 1 сверху облучают электромагнитным излучением 7 естественного происхождения от солнца или с помощью искусственных излучателей, для увеличения эффективности процесса сосуд 1 могут нагревать до температур 25-50°С. Технический результат изобретения заключается в расширении волнового диапазона преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, от УФ до СВЧ-диапазона, от 180 нм до 5⋅10⁷ нм; достижении КПД преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию в среднем не ниже 92%, а также упрощении конструктивного исполнения и снижении себестоимости процесса. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фотохимический способ преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, включающий использование в качестве основного реагента гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу H₁₅[P₂W₉V₉O₆₂], отличающийся тем, что приготавливают 10-25% водный раствор 2 гетерополикислоты H₁₅[P₂W₉V₉O₆₂] в окисленной форме, который заливают в сосуд 1 и в сосуд 3 и соединяют оба сосуда между собой изогнутой трубкой 8, далее трубку 8 заполняют тем же раствором гетерополикислоты и с помощью этой же трубки 8 выравнивают уровни жидкости в обоих сосудах 1 и 3, затем в сосуд 3 опускают графитовый электрод 10, а в сосуд 1 - изогнутый электрод 9, оба электрода подключают к электрической цепи, далее сосуд 1 сверху облучают электромагнитным излучением 7 естественного происхождения от солнца или с помощью искусственных излучателей, для увеличения эффективности процесса сосуд 1 могут нагревать до температур 25-50°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сосуд 1 может быть выполнен из инертных диэлектрических, но теплопроводящих материалов, каковыми могут быть материалы, выполненные из теплопроводящей керамики.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сосуд 3 может быть выполнен из инертных материалов, таких как стекло, фторопласт, полиэтилен.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что трубка 8 может быть выполнена из стекла или полиэтилена.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрод 9 может быть выполнен из меди, платины или нержавеющей стали.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрическая цепь может иметь различные виды электрической нагрузки.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для поддержания уровня жидкости в обоих сосудах используется емкость 4 с доливным краном 14, наполненная водой.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частота преобразований электромагнитной энергии в электрическую может находиться в диапазоне длин волн от 5⋅10⁷ нм до 180 нм.