Способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК ()9) ())),SU

А зс51 н 01 J 45/oo

САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СПИ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛВСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 632009 (21) 2868781/18-25 (22) 10. 01.80 (46) 30.07.83. Бюл. Ю 28 (72) И.Г. Гвердцители, А.Г. Каландаришвили, В.Г. Кашия и С.С. Чкадуа (53) 621.039.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

H 632009, кл. Н О1 J 45/00, 1978. (54)(57) .СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ РАБОТЫ

ВЫХОДА ПОВЕРХНОСТИ КОЛЛЕКТОРА ТЕРМО "

ЭМИССИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ по авт.

cs..N 632009, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения выходной удельной мощности преобразователя, в межэлектродный зазор с цезий-висмутовым наполнением дополнительно вводят кислород в диапазоне давлений 10 - 10 "торр.

1 8331

Изобретение относится к способам прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано преимущественно в термоэмиссионных преобразователях энергии (ТЭ J.

В основном авт.св. Ю 632009 описан способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя путем подачи не- !0 посредственно в межэлектродный зазор (МЭЗ ) ТЭИ паров цезия и висмута, причем отношение парциальных давлений паров висмута и цезия выбрано в диапазоне 10 - 10 "при давлении цезиевого пара 0,1-3,0 торр. Висмут, который имеет энергию сорбции большую, чем цезий, адсорбируется на поверхности коллектора и покрывает его тонким слоем, а цезий, взаимодействуя с пленкой, образует соединение с низкой работой выхода, что позволяет увеличить выходное напряжение и повысить выходную удельную мощность ТЭИ в среднем íà 304

Способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя путем подачи в

МЭЗ ТЭИ одновременно паров цезия и висмута не позволяет получить повы30 шение выходной удельной мощности прибора больше 304 из-за того, что при рабочих температурах электродов высокотемпературного ТЗИ адсорбция висмута происходит в основном на поверхность коллектора и висмут практически Ç5, не влияет на вакуумную работу выхода эмиттера. I

Целью изобретения является дальнейшее увеличение выходной удельной мощ- 40 ности ТЭИ.

Зто достигается тем, что по cnoco. by уменьшения работы выхода-поверхности коллектора ТЗИ путем подачи непосредственно в межэлектродный зазор ТЭИ паров цезия и висмута, причем отношение парциальных давлений паров висмута и цезия выбрано в диапазоне 10 "10 "при давлении цезиевого пара 0,1-3,0 торр. в межэлектродный зазор с цезий-висмутовым наполнителем дополнительно вводят кисло род в диапазоне давлений 10 -10 " торр.

Кислород, взаимодействуя (в основном ) с эмиттером, повышает его вакуумную работу выхода и увеличивает выходную удельную мощность ТЭИ.

Способ осуществляется сЬедующим образом.

10 2

Висмут адсорбируется на поверхности коллектора и покрывает его тонким слоем. Цезий, взаимодействуя с пленкой, образует соединение с низкой работой выхода. Кислород адсорбируется в основном на эмиттере и повышает его работу выхода. Увеличение работы выхода эмиттера приводит к снижению оптимального парциального давления паров цезия, что позволяет снизить потери на плазме, увеличить токовую составляющую вольт-амперной характерис" тики (BAX ) и повысить выходную удельную мощность ТЭП.

Использование изобретения дает возможность одновременно увеличить выходное напряжение ТЭИ и плотность тока, снимаемого с эмиттера, что приводит к повышению выходной удельной мощности ТЭП на 50/, по сравнению с жидким цезием ы на 2(Р по сравнению с бинарной системой Сэ-В7.

На фиг. представлена установка для реализации описываемого способа; на фиг. 2 — BAX для бинарной смеси паров цезия и висмута.

Установка содержит контейнер 1 с цезием, двухходовой вентиль 2, резервуар 3 из молибдена с висмутом, вентиль 4, с помощью которого резервуар с висмутом отсекался от ТЭИ, цилиндрический ТЭИ 5 (электродную. паруМЬ

Йв), вакуумную камеру р, термастат 7 для цезия, приборный геттер 8, вентиль тонкой регулировки 9, систему напуска кислорода 10, дистиллятор 11 с холодильником 12.

После обезгаживания вакуумно-цезиевой системы до остаточного давления

1 10 О .торр. резервуар 3 с висмутом отсекают от прибора, вентиль 2 закрывают в сторону прибора, вскрывают ампулу с цезием и с помощью дистиллятора 11 производят очистку цезия путем вакуумной дистилляции, а затем переконденсацию чистого цезия в термостат 7 при закрытом в сторону от" качки вентиле 2. После этого снимают .

BAX прибора на чистом цвзии. Подачу паров в межэлектродный зазор (M33)

ТЭИ осуществляют из цезиевого термостата 7. BAX снимают для Т = 1300 С и Т„ = 600 С, а давление паров цезия изменяют в диапазоне 0,2-3,0 торр.

Таким образом, отыскивают оптимальное давление паров цезия для данного прибора.

Огибающая SAX для чистого цезия представлена в виде кривой 13 на фиг. 2.

Ъ Ъ

1 %

lP /Ю

ВНИИПИ Заказ 6550/3

Тираж 703 Подписное:

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 8331

После снятия ВАХ на чистом цезии устанавливают оптимальное давление паров цезия, открывают вентиль 4 и в

МЭЗ ТЭИ одновременно с парами цезия вводят пары висмута. Давление паров висмута варьируют путем изменения температуры резервуара 3 в диапазо" не 10" 10 " Toðð и снимают ВАХ для системы цезий-висмут. Регулируя давление паров висмута, отыскивают плен- 1О ку оптимальной толщины, при которой падение напряжения на коллекторе уменьшается до минимума. Ио полученным данным была построена огибающая

ВАХ для бинарной смеси паров цезия и висмута, представленная в виде кривой 14 на фиг. 2.

После снятия ВАХ для бинарной смеси паров цезия и висмута устанавливают оптимальное давление паров цезия и висмута, открывают клапан тонкой регулировки и с помощью системы напус" ка кислорода 10 в МЭЗ ТЭИ одновременно с парами цезия и висмута вводят

l0 4 молекулярно чистый кислород. Давяе" ние кислорода регулируют в диапазоне

10 -10 " торр. По полученным данным была построена огибающая ВАХ для системы цезий-висмут-кислород, представленная в виде кривой 15 на фиг. 2.

Как видно из фиг. 2, если наличие в МЭЗ ТЭИ паров висмута одновременно с парами цезия смещает ВАХ прибора в сторону больших напряжений и увеличивает выхоаную удельную мощность примерно на 303, то наличие кислорода в МЭЗ одновременно с парами цезия и висмута позволяет дополнительно уве" личить выходную мощность ТЭП с цезийвисмутовым наполнением на 203 за счет. повышения токового составляющего ВАХ.

Таким образом, наличие в МЭЗ ТЭИ трехкомпонентного наполнителя цезийвисмут-кислород позволяет увеличить выходную удельную мощность цезиевого

ТЭП на . 503 по сравнению с жидким цезием.