[发明专利]一种带有加速器的真空热电二极管直流发电装置

权利要求书

1.一种带有加速器的真空热电二极管直流发电装置，包括加热器、热电二 极管、热电堆、输出正电极和输出负电极，其特征在于：所述热电二极管至少 配置一组主热电堆以构成发电单元，热电二极管和主热电堆以热串联的结构传 递热量，即加热器位于热电二极管的阴极一侧，主热电堆位于热电二极管的阳 极一侧；所述热电二极管和主热电堆以加载阳极正电压v+的电串联方式形成电 源内部电路结构，这包括正电压v+直接加载到热电二极管阳极或者通过外部负 载电路加载到热电二极管阳极的两种串联方式；所述发电单元的两个电源输出 端分别与输出正电极和输出负电极电连接，并通过与负载电串连的方式形成电 源外部电路结构；所述热电二极管至少由一个真空二极管构成；所述真空二极 管包含一个阴极和一个阳极，阴极和阳极的工作极间距为0.5-100微米。

2.根据权利要求1所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装置，其 特征在于：所述热电二极管和热电堆之间设有弃热层。

3.根据权利要求1所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装置，其 特征在于：所述热电堆与工作环境之间设有散热器。

4.根据权利要求1所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装置，其 特征在于：真空二极管的阴极和阳极热稳态时的工作极间距为1.0-10微米。

5.根据权利要求1-4之一所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装 置，其特征在于：所述热电二极管为复合式热电二极管时，至少由两个真空二 极管构成，真空二极管之间通过并联、串联或者并、串混联方式实现电气连接。

6.根据权利要求1-4之一所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装 置，其特征在于：真空二极管的电极为单板型或者复合型结构；阳极为复合型 结构时，阳极盒与第一型阳极背板或者第二型阳极背板通过金属焊接合为一体； 阴极为复合型结构时，阴极盒与导热板通过金属焊接合为一体；阳极盒或阴极 盒内设置加强筋组成的金属栅格时，阳极盒，第一型阳极背板或者第二型阳极 背板，及金属栅格通过金属焊接合为一体，阴极盒、导热板以及金属栅格通过 金属焊接合为一体。

7.根据权利要求1-4之一所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装 置，其特征在于：所述发电单元中，加热器与热电二极管高温端之间增设辅助 热电堆；两个热电堆通过电气连接组合为一个热电堆，再与热电二极管串联， 或者各自分别与热电二极管进行电气连接。

8.根据权利要求1-4之一所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装 置，其特征在于：真空二极管的阳极与阴极的热浮动定位支撑体系由下真空封 装口、上真空封装口、阳极的第一型阳极背板或第二型阳极背板、陶瓷顶壁及 阴极的导热板构成；有中间件电极时，包括中间件支撑簧片；阴极为复合型结 构时，包括上绝缘子和下绝缘子；阴极为单板结构时，包括上绝缘子或者下绝 缘子。

9.根据权利要求1-4之一所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装 置，其特征在于：真空二极管的阴极和阳极之间设置的上绝缘子和下绝缘子采 用三氧化二铝陶瓷粉体模压烧结为柱体，固定在电极相应表面，上绝缘子和下 绝缘子成对制备时，在上绝缘子靠近阳极处预留或蚀刻有绝缘沟壑槽I，上绝 缘子或下绝缘子单个制备时，在单个绝缘子靠近阳极处预留或蚀刻绝缘沟壑槽 I；或者直接采用陶瓷粉体在电极相应表面通过多次热喷涂工艺形成上绝缘子 或下绝缘子。

10.根据权利要求1-4之一所述的带有加速器的真空热电二极管直流发电装 置，其特征在于：真空二极管内部的上陶瓷框架的环绕四个陶瓷壁面上，靠近 阳极处预留或蚀刻有绝缘沟壑槽II；有中间件电极时，还包括中间件的阳极附 近的绝缘沟壑槽III。