[发明专利]温差电一体化单体材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于温差电材料制备技术领域，特别是涉及一种温差电一体化单体材料制备方法。

背景技术

目前公知的温差发电器，是利用塞贝克效应将热能直接转换成电能的发电器件，成功应用于空间卫星、月面探测器、深空探测器、海上航标灯、海底声纳、输油(气)管线的阴极保护、余热利用等各个领域。近年来，由于全球范围内的能源危机和日益恶化的生存环境，使人们对温差发电技术又有了新的认识，让人们看到了温差发电器热电转换效率提升的潜力以及温差发电技术广阔的应用前景。组成温差发电器的关键元件就是温差电单体，关键工艺包括了温差电材料的制备和温差电单体的焊接等。传统制备温差电单体的工艺就是：按照温差电材料的化学计量比配置原材料，用粉末冶金法制备温差电材料合金，然后与电极焊接成温差电单体。这种常用的温差电单体制备工艺在一定程度上满足了温差电发电的要求，但是也存在一些不足，如制备单体经过两个独立工艺，费时费力；温差电材料再次经过焊接高温冲击，影响温差电材料的热电性能。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的问题，提供了一种工艺简单、成本低廉、并且热电性能好的温差电一体化单体材料制备方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题采用的技术方案是：

温差电一体化单体材料制备方法，其特点是：包括以下步骤：

1)准备好石墨材料加工的由模套、上压头和下压头构成的模具，下压头放入模套孔底部后，将电极材料粉末放入模具模腔，振荡平整；

2)在步骤1)中电极材料粉末上面均匀撒入过渡层粉末；

3)在步骤2)中过渡层粉末上面装入温差电材料粉末，振荡平整，并用模具的上压头压实；

4)在步骤3)中温差电材料粉末上面加入步骤2)所述的过渡层粉末后，再加入步骤1)所述的电极材料粉末，然后放置好上压头；

5)将准备好的上述模具进行压制；

6)将压制后的模具放入退火炉中进行退火处理，保温后取出，即制成温差电一体化单体材料。

本发明还可以采取如下技术措施来实现：

温差电一体化单体材料制备方法，其特点是：所述步骤5)中的模具放入液压机上进行压制。

温差电一体化单体材料制备方法，其特点是：所述步骤4)所用的温差电材料粉末为PbTe基，BiTe基，SiGe基、热电氧化物、填充Skutterdites化合物。

温差电一体化单体材料制备方法，其特点是：所述步骤1)中电极材料粉末为：铜、钼、钨、镍、银、铝中一种或多种。

温差电一体化单体材料制备方法，其特点是：所述步骤2)中过渡层粉末为厚度0.5mm-2mm的银粉、钴粉、铁粉、镍粉中一种或多种。

温差电一体化单体材料制备方法，其特点是：所述步骤6)中如果温差电材料为PbTe基，则退火温度为700℃，保温10小时。

本发明具有的优点和积极效果是：由于在制备温差电元件的同时，将电极材料粉末与温差电材料粉末一起压制，直接得到温差电单体，使材料制备和焊接达到一体化。这种方法简单可行，经济省力，由于减少了温差电材料高温冲击次数，提高了温差电单体的热电性能。

附图说明

图1为本发明温差电一体化单体材料制备方法的压制流程示意图；

图2是图1中电极材料粉末装模步骤示意图；

图3是图1中过渡层材料装模步骤示意图；

图4是图1中温差电材料粉末装模步骤示意图；

图5是图1中电极材料粉末装模后又装入过渡层材料步骤示意图。

图中的标号分别为：1.模套；2.下压头；3.上压头；4.电极材料；5.过渡层材料；6.温差电材料。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例：

参照附图1-5，温差电一体化单体材料制备方法，选用经过破碎过筛的SiGe作为温差电材料粉末、钼粉作为电极材料粉末，银粉作为过渡层粉末。

准备好石墨材料加工的由模套1、上压头3和下压头2构成的模具，下压头2放入模套1孔底部后，选择钼粉作为电极材料4粉末放入模具模腔，振荡平整，参见附图2；选择0.2g银粉作为过渡层材料5粉末放入模具模腔内钼粉的上面，参见附图3；在银粉上面装入SiGe材料作为温差电材料6粉末，将SiGe材料振荡平整，并用模具的上压头压实装入的各种粉末，参见附图4；在SiGe材料上面撒入银粉作为过渡层粉末后，再加入钼粉作为电极材料粉末，然后将上压头3放置到模套1的上腔中，参见附图5；将装配好的模具放入液压机上以50MPa的压力进行压制，然后放入退火炉中以700℃温度进行退火处理，退火5小时后，保温10小时取出，拆开模具，得到三明治结构的温差电一体化SiGe单体材料。