[发明专利]一种催化微燃烧器的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于微动力机电系统技术领域，具体涉及微热光电装置，是基于微尺度预混合燃烧技术和催化燃烧技术的微燃烧器结构的制作方法。 

背景技术

微动力机电系统是直接在微系统中通过燃烧将氢气或碳氢燃料的化学能转换为热能，然后依靠各种能量转换方式提供动力或产生电能。由于碳氢燃料的能量密度（120MJ/Kg）大约是锂电池(1.2MJ/Kg)的100倍，由此提出了以燃烧为基础的微动力系统，即直接在微系统中通过燃烧将氢气或碳氢燃料的化学能转换为热能，然后依靠各种能量转换方式提供动力或产生电能。如：微燃气轮机、微型往复式电力发生器和微型转子发动机等。但这些非直接能量转换的微型动力装置基本上都是将常规动力机械按比例缩小所得，由于高速运动部件的存在及机械传动的原因，在微观领域，这些装置在热损失、摩擦、密封、加工以及装配等方面比常规装置出现的故障要多。

为了避免上述故障，采用基于微热光电技术的微燃烧动力系统，即微热光电系统，将燃料和氧化剂经微型混合器混合后,进入微平行板燃烧室中燃烧，当壁面被加热到一定高温时,就会放出光子，当光子撞击光电池时,会激发出自由电子，从而产生电能。相对于前述的几种微型动力装置，具有无运动部件，易操作的优点。其中，燃烧器是微热光电系统中最为重要的组成部分之一，决定内部燃烧的稳定性和外壁面温度的分布情况。选用燃烧器时，为了有较高的辐射率，而制约了燃烧室材料的选择，此外，微尺度平行板燃烧室由于体积小，表面积体积比很大，造成很大的热量损失而导致火焰无法正常传播，燃料不能像在正常情况下一样维持稳定的燃烧。

已有的燃烧室为了获得较高的辐射率，直接由耐高温的碳化硅辐射材料做成，碳化硅是一种耐高温性能良好且廉价的宽带宽黑体辐射材料，具体做法是：用相同形状的两块碳化硅平板，制作成平板燃烧室，垂直结合处用隔热胶进行密封。这时燃烧室就直接作为辐射器使用。已有的燃烧室直接利用碳化硅材料制作，虽然提高了燃烧室的辐射率，但是这种辐射材料在工作过程中容易损坏，造成燃烧室必须经常更换，大大减弱微热光电系统的效率并增加了成本。另外，由于要求辐射面温度很高才能保证系统整体的性能，所以高温的外壁影响系统的隔热，热量损失很大，火焰无法正常传播。

发明内容

本发明目的是为提高微热光电系统的总体性能而提出一种催化微燃烧器的制作方法，制作的催化微燃烧器的燃烧能够在微尺度下稳定进行，获得更高的辐射能。

本发明通过如下技术方案得以实现：将微燃烧器具有的平板燃烧室的整个前壁作为燃烧器进口，整个后壁作为燃烧器出口；将甘蔗渣粉末、石墨、硅粉和三氧化二铝按质量比为5：1：4：1 混合，将混合物在1500度的温度下热压成固状方片，将固状方片在Ar气保护下烧结成多孔碳化硅辐射材料；用若干个条状的封口膜间隔均匀地包裹多孔碳化硅辐射材料的上、下表面，浸渍在1g/L的六氯铂酸丙酮溶液中，在未包裹封口膜处的多孔碳化硅辐射材料的上、下表面处负载若干个间隔均匀的条状的铂催化剂，取出干燥得到辐射器；将辐射器填充在平板燃烧室的正中间，使辐射器将平板燃烧室分成上下两个隔绝的燃烧腔，且使条状的铂催化剂沿平板燃烧室的前、后方向上间隔均匀地布置。

本发明与现有技术相比，其有益效果有：

1、把辐射器置于燃烧室内部，使得制作燃烧室更加简易，降低了对燃烧室外壁面材料的选择，因为传统的燃烧室材料既要保证辐射率较高，又要保证耐高温，选择燃烧室材料受到了制约，成本较高。而采用这种把辐射器置于燃烧室中，即使烧坏也便于更换，外部燃烧室材料只要耐高温即可。另外，外壁面的温度将降低，也降低外壁面到光电池的隔热要求。

2、在燃烧室中心通过填充辐射器，负载催化剂后，有效地改善了燃烧的稳定性。传统使用的都是负载到燃烧室内壁面，导致易于脱落，对燃烧室内表面结构也有较大要求，而且催化剂一旦失活，整个燃烧室就需要更换，而采用本发明制作的燃烧室，易于更换，而且负载的非常牢固。

3、微热光电系统要求燃烧室有尽可能高的辐射效率，而已有燃烧室利用辐射材料做燃烧室，这就使得燃烧室的材料选择要求受到极大制约，本发明把燃烧室和辐射器分开单独制作，使得燃烧室材料的选择要求得到大大较低，只要是透明的耐高温材料即可。