Способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя

,ЯО н о 1 д 45/оо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛВСТВУ КаландаЧкадуа ство ССС 1978,(54)(57) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ РНВОТЫВЫХОДА ПОВЕРХНОСТИ КОЛЛЕКТОРА ТЕРМО"ЭМИССИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ по авт.свУ 632009, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличениявыходной удельной мощности преобразователя, в межэлектродный зазор с це"зий-висмутовым наполнением дополнительно вводят кислород в диапазонедавлений 10 - 10 "торр.1 8331Изобретение относится к способампрямого преобразования тепловой энергии в электрическую и может быть использовано преимущественно в термоэмиссионных преобразователях энергии ТЭ ).В основном авт.св, Ю 632009 описан способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя путем подачи не- о посредственно в межэлектродный зазор (МЭЗ ) ТЭИ паров цезия и висмута, причем отношение парциальных давлений паров висмута и цезия выбрано в диапазоне 10 - 1 О-"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 ТЭИв среднем на 30425Способ уменьшения работы выхода поверхности коллектора термоэмиссионного преобразователя путем подачи в МЭЗ ТЭИ одновременно паров цезия и висмута не позволяет получить повы 30 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 З 5 . не влияет на вакуумную работу выходаэмиттера.Целью изобретения является дальнейшее увеличение выходной удельной мощ О ности ТЭИ,Зто достигается тем, что по спосо. бу уменьшения работы выхода-поверхности коллектора ТЗИ путем подачинепосредственно 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 вакуумнуюработу выхода и увеличивает выходную удельную мощность ТЭИ.Способ осуществляется сЬедующим образом. 10 2Висмут 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 па" ров цезия, что позволяет снизить потери на плазме, увеличить токовую составляющую вольт-амперной характерис" тики (БАХ ) 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 503 по сравнению с жидким цезием ы на 203 по сравнению с бинар" ной системой Сэ-В 7.На фиг.представлена установка для реализации описываемого способа; на фиг. 2 - ВАХ для бинарной смеси паров цезия и висмута.Установка содержит контейнер 1 с цезием, двухходовой вентиль 2, резервуар 3 из молибдена с висмутом, вентиль , с помощью которогорезервуар с висмутом отсекался от ТЭИ, цилиндрический ТЭИ 5 (электродную. паруМЬ Йв), вакуумную камеру 6, термастат 7 для цез 1 я, приборный геттер 8, вентиль тонкой регулировки 9, систему напуска кислорода 10, дистиллятор 11 с холодильником 12.После обезгаживания вакуумно-цезиевой системы до остаточного давления 110.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 ВАХ прибора на чистом цвзии. Подачу паров в межэлектродный зазор (МЗЗ) ТЭИ осуществляют из цезиевого термостата 7. ВАХ 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 ВАХ для чистого цезия представлена в виде кривой 13 на фиг. 2.ВНИИПИ писно од, ул. Проект 3 8331После 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" 110"1 торр и снимают ВАХ для системы цезий-висмут. Регулируя давление паров висмута, отыскивают плен О 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 филиал ППП "Патент", г 10 4молекулярно 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 выходную удельную мощность примерно на 30, 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 цезий- висмут-кислород позволяет увеличить выходную удельную мощность цезиевого ТЭП на . 50 по сравнению с жидким цезием.