1
Изобретение относится к способам прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано преимущественно в термоэмиссионных преобразователях энергии (ТЭП).
Известно, что нанесение на поверхность коллектора тонкого слоя полупроводникового вещества (например, .кремния, германия и т.д.) позволяет уменьшить работу выхода коллектора. Полупроводник, взаимодействуя с парами цезия, образует соединения с низкой (1,0 эв) работой выхода, что позволяет улучшить выходные параметры ТЭП l .
Прототипом изобретения является способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора ТЭП путем ввода в межэлектродный зазор смеси паров висмута и цезия 2 j .
Однако при этом не удается сохранить низкую работу -выхода коллектора из-за изменения состава пленки, обусловленного испарением висмута и массопереносом эмиттерного материала на коллектор. Кроме того, уменьшаетс срок службы из-за возможного расслоения нанесенной пленки при рабочих температурах коллектора, а также
усложняется поддержание оптимальной толщины пленки висмута на коллекторе, что-приводит к увеличению падения напряжения на коллекторном полупроводниковом слое и снижает выходную удельную мощность ТЭП.
Цель изобретения - увеличение выходной удельной мощности преобразователя.
Поставленная цель достигается.тем, что отношение парциальных давлений паров висмута и цезия выбирают в диапазоне 10 при давлении цезиевого пара в пределах 0,1-3,0 торр.
Способ осуществляется следующим образом. Висмут, который имеет энергию сорбции большую, чем цезий, адсорбируется на поверхности коллектора и покрывает его тонким слоем. Толщину слоя можно регулировать в зависимости от давления паров висмута, что позволяет поддерживать оптимальную толщину пленки. Цезий, взаимодействуя с пленкой, образует соединение с низкой работой выхода.
Использование изобретения дает возможность поддерживать на коллекторе минимально необходимую толщину полупроводникового слоя в виде сое.Динения висмута с цезием, снизить
падение напряжения на этом слое и повысить выходную удельную мощность ТЭП в среднем на 30%.
Для реализации предложенного способа была использована установка, представленная на чертеже.
Установка содержит контейнер 1с цезием, двухходовой вентиль 2, резервуар 3 из молибдена с висмутом, вентиль 4f с помощью которой резервуар с висмутом отсекался от ТЭП, цилиндрический ТЭП 5, вакуумную кам РУ б, термостат 7для цезия, приборный геттер 8, дистиллятор 9 и холодильник 10 дистиллятора.
После обезгаживания вакуумноцезиевой системы до остаточного давления 1-10 торр резервуар 3 с висмутом отсекают от прибора, вентиль 2 закрывают в сторону прибора, вскрвают ампулу с цезием и с помощью дистиллятора 9 производят очистку цезия путем вакуумной дистилляции, а затем переконденсацию чистого. цезия в цезиевый термостат 7. После этого снимают вольт-амперные характеристики (ВАК) прибора на чистом цезии. Подачу паров в МежэлектроДны зазор (МЭЗ) ТЭП осуществляют из цезиевого термостата 7, вдх снимают для Тэ 1300 С и Тк , а давление паров цезия изменяют в диапазоне 0,1-3,0 торр. Таким образом отыскивают оптимальное давление паров цезия для данного прибора. Огибающая вольт-амперных характеристик для чистого цезия представлена в виде кривой а на фиг.2.
После снятия ВАК на чистом цезии устанавливают оптимальное давление паров цезия, открывают вентиль 4 и в МЭЗ ТЭП одновременно с парами цезия вводят пары висмута. Давление паров висмута варьируют путем изменения температуры резервуара 3 в диапазоне 10 - 10 торр и снимают БАХ для системы цезий-висмут. Регулируя давление паров висмута, отыскивают пленку оптимальной толщины, при которой падение напряжения на коллекторе уменьшается до минимума. По полученным данным была построена огибающая ВАК для бинарной смеси паров цезия и висмута, представленная в виде кривой (J на фиг.2.
Как видно из фиг.2, огибающая ВАК смещается в сторону больших напряжений почти параллельно первоначальной и ЭДС увеличивается, что говорит об уменьшении работы выхода коллектора и снижении падения напряжения на коллекторном полупроводниковом слое.
Формула изобретения
Способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя путем ввода .в межэлектродный зазор смеси паров висмута и цезия, отличающися тем, что, с целью увеличения выходной удельной мощности преобразовтеля, отношение парциальных давлений паров висмута и иезия выбирают в диапазоне 10 - Ю при давлении цезиевого пара в пределах 0,13,0 торр;
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент США 3402074, кл. 117-224, 17.09.68.
2. Патент США 3191076, кл. 310-4, 22.06.65.
0,it 0,6 u,8 Юи
,
HonpOfHeHue но -oevnjp dff), S г/г.2
