[发明专利]基于二维薄膜的碱金属热电转换器和同位素电池

权利要求书

1.一种基于二维薄膜的碱金属热电转换器，其特征在于，包括：

环形管道，所述环形管道内部限定出封闭的环形腔体；

碱金属工质，所述碱金属工质填充在所述环形管道中；

电磁泵，所述电磁泵设置在所述环形管道中，用于驱动所述碱金属工质在所述环形腔体中循环流动；

热电转换结构，所述热电转换结构设置在所述环形管道中，与所述电磁泵间隔设置，且所述热电转换结构包括沿所述环形管道轴向依次层叠设置的第一电学输出电极、第一电荷收集电极、非氧化铝二维导电薄膜、第二电荷收集电极和第二电学输出电极；

其中，形成所述非氧化铝二维导电薄膜的材料选自LaCrO₃、ZrO₂、石墨烯和过渡金属硫化物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的碱金属热电转换器，其特征在于，还包括压电换能组件和设置在所述压电换能组件上的压电电学输出电极，所述压电换能组件设置在所述环形管道的内壁上，在所述环形管道的轴向上位于所述电磁泵和所述热电转换结构之间。

3.根据权利要求1所述的碱金属热电转换器，其特征在于，形成所述环形管道的材料选自316不锈钢、304不锈钢和310不锈钢中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的碱金属热电转换器，其特征在于，所述碱金属工质选自钠、钾和钠钾合金中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的碱金属热电转换器，其特征在于，所述电磁泵为圆柱泵。

6.根据权利要求1所述的碱金属热电转换器，其特征在于，所述非氧化铝二维导电薄膜具有纳米多孔结构，所述纳米多孔的孔径为0.1-0.2nm，所述非氧化铝二维导电薄膜的厚度为0.7-1.1mm。

7.根据权利要求2所述的碱金属热电转换器，其特征在于，形成所述第一电学输出电极、所述第二电学输出电极、所述第一电荷收集电极、所述第二电荷收集电极和所述压电电学输出电极的材料选自Pd、Rh、Ir、Pt、Nb、Ta、V、W、Re、Os、Zr、Ni、Ti、Mo、MoTi和TiN中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的碱金属热电转换器，其特征在于，形成所述压电换能组件的材料选自钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁酸铅、铌锌酸铅、钽钪酸铅、钛酸钡、钛酸铋钠、聚偏氟乙烯和钙钛矿压电材料中的至少一种。

9.一种同位素电池，其特征在于，包括：

热源结构；

多个权利要求1-8中任一项所述的碱金属热电转换器，多个所述碱金属热电转换器围绕所述热源结构设置，且在垂直方向上层叠设置；

绝缘缓冲垫，所述绝缘缓冲垫设置在在垂直方向上相邻的两个所述碱金属热电转换器之间；

散热结构，所述散热结构位于所述碱金属热电转换器远离所述热源结构的一侧，并围绕所述碱金属热电转换器设置，且沿着所述碱金属热电转换器中的环形管道的轴向，所述热源结构、所述碱金属热电转换器中的热电转换结构、所述散热结构和所述碱金属热电转换器中的电磁泵依次间隔设置。

10.根据权利要求9所述的同位素电池，其特征在于，所述热源结构包括：

燃料盒，所述燃料盒上具有开口；

燃料盒密封垫，所述燃料盒密封垫设置在所述开口中，以使得所述燃料盒中限定出密封的热源空间；

放射源，所述放射源的一端设置在所述燃料盒密封垫上，另一端伸入所述燃料盒中。

11.根据权利要求10所述的同位素电池，其特征在于，所述燃料盒密封垫上设置有固定件，所述放射源设置在所述固定件上。

12.根据权利要求11所述的同位素电池，其特征在于，进一步包括：

第一密封垫和第二密封垫，所述第一密封垫和所述第二密封垫设置在所述热源结构垂直方向上的两端，并固定于所述散热结构上，用于密封所述热源结构和所述碱金属热电转换器。