[发明专利]一种钒钛太阳能电动自行车发电装置

摘要

一种钒钛太阳能电动自行车发电装置，由电动自行车发电装置、三维染料太阳能电池组成，其特征在于电动自行车前轮中心部位设置有汽车用大功率发电机，齿轮转动装置及开关电源，在电动车运行时，将前轮转动转换为36V直流电，对蓄电池充电；电动自行车前部设置有太阳能电池板，太阳能电池结构为光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池结构，包括光纤和垂直生长于光纤表面的氧化锌纳米线阵列，入射光在光纤内传播过程中多次反射，入射光会通过氧化锌纳米线与其表面附着的染料相互作用，从而大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率；多束光纤并联使用，蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池的正极输出端串联有二极管；使电动车行程显著加大，并延长了蓄电池寿命。

主权项

一种钒钛太阳能电动自行车发电装置，由电动自行车发电装置、钒钛电池、三维染料太阳能电池组成，其特征在于电动自行车前轮中心部位设置有汽车用大功率发电机，齿轮转动装置及开关电源，在电动车运行时，将前轮转动转换为36V直流电，对蓄电池充电；包括：汽车用发电机；发电机转子齿轮，齿轮安装于发电机转子上；中间传动齿轮；前轮内侧齿轮；前轮；车前轴；设置有直流——高频方波变换电路：用以将12V直流变换为高频方波；高频变压器：用以将高频方波变换为38V电压；2极管桥式整流电路：用以整流输出36V直流电压；前轮内沿齿轮与发电机转子齿轮的转速比为1∶20，发电机设置有固定外盘，车前轴固定外盘上；电动自行车前部设置有太阳能电池板，为钒钛电池、三维染料太阳能电池并联组成：钒钛太阳能电池，其特征在于由光-热转换部分和热-电转换部分构成，两部分为并接连接方式；光-热转换部分：将提钒尾渣与通常陶瓷原料混合，提钒尾渣35％的重量，混入纤维材料以滚压或半干压方法成型为厚度3.2mm，投影面积不少于0.1平方米素坯板，经干燥、以1100℃的温度烧成为钒钛黑瓷平板，将两块平板平行相隔一定距离，两端设置进出通道口和端头板，四周和中间衬板等各接合部之间以胶粘剂或烧成温度低于钒钛黑瓷的结合材料封接，经固化或烧成得到钒钛黑瓷大尺寸中空板，将比中空板尺寸略大的玻璃平板放在耐热凹模上加热，加压使玻璃板随模下凹，将中空板经预热置于玻璃上，调节温度、压力使玻璃板与空中板封接，也可采用将玻璃板先成型再封接的办法，将玻璃板与中空板间形成的空腔抽真空封闭；热-电转换部分：使用容易获取的钛酸锶为原料，用精密超薄的薄膜技术，钛酸锶本身属于绝缘体，但加入少量铌后，就会产生自由电子，其具体步骤为：a、铌-柠檬酸乙二醇溶液制备：将氧化铌置于氢氟酸中，于76℃下搅拌使其充分溶解形成氧化铌溶液，向溶液中滴加氨水形成白色氢氧化铌沉淀物，陈化5.5小时；过滤后，取沉淀物用3.5％的稀氨水洗涤，于真空中脱水干燥；将干燥后的沉淀物于71℃下溶解于柠檬酸的乙二醇溶液中并充分搅拌，得铌-柠檬酸乙二醇溶液；b、掺铌钛酸锶前驱液的制备：按摩尔比Sr↑[2+]∶Ti↑[4+]∶Nb↑[5+]＝1∶1-x∶x，x＝0.1～0.005，分别量取乙酸锶、钛酸丁酯以及a步中制备的铌-柠檬酸乙二醇溶液；将乙酸锶溶于乙酸中形成溶液A；向钛酸丁酯中先滴加Ti↑[4+]离子摩尔量0.95倍以上的乙酰丙酮，然后再加入乙二醇甲醚溶剂形成溶液B；溶液A、B混合后，搅拌均匀，再向其中加入铌-柠檬酸乙二醇溶液并搅拌均匀形成混合溶液；向混合溶液中加入乙二醇和丙三醇，乙二醇和丙三醇的比例为3.5∶1，加入的总量为使溶液浓度至Sr↑[2+]离子0.15～0.40摩尔/升的量，并搅拌均匀，形成掺铌钛酸锶前驱液；c、热分解与烧结：将b步的掺铌钛酸锶前驱液涂覆在基片上，经热分解处理后，再进行烧结成相处理；将已产生电子的厚度为0.4nm的钛酸锶超薄薄膜夹在两片绝缘体钛酸锶中间，形成如三明治的结构，使电子成功地滞留其中，薄膜为3-5层；动力蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池为多级串联结构，正极输出端串联有二极管；光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池，包括光纤和垂直生长于光纤表面的氧化锌纳米线阵列，入射光在光纤内传播过程中多次反射，入射光会通过氧化锌纳米线与其表面附着的染料相互作用，从而大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率；多束光纤并联使用，蓄电池的输入端接太阳能电池，太阳能电池的正极输出端串联有二极管。