中低温含能型燃料电池原理设计(2)
3.2 影响参数因素实验 9
3.2.1 硝酸锶和硝酸钾有效氧含量之比对输出电压影响分析 · 10
3.2.2 压制密度对输出电压影响分析 11
3.2.3 各组份粒径大小对输出电压影响分析 · 12
3.3 本章小结 12
结 论 · 14
致 谢 · 15
参考文献 16
1 绪论
1.1 研究背景及意义
化石能源是目前广泛使用的能源材料，但其存在不可再生、易形成高污染、能量转化率
过低等问题，因此现今国际上希望能够寻找到可替代化石能源的可持续、清洁高效能源。含
能基材料由于其具有高能的特点已被广泛使用在军事等领域中，它的高能特点也应当可以被
用于达到上述要求，它的燃烧不需要借助外界的氧气，反应完全且充分，可成为一种高效清
洁、能力利用率高的能源材料。如何实现含能基热源从燃烧产生的化学能转变为电能，即含
能型燃料电池热源的原理设计将成为本课题的设计目标。
热电转换电池是利用热电材料将热能转化为电能达到完全静态直接发电的目的，具有很
多优点如性能可靠、设备结构小巧、运行时无噪声、无磨擦损耗、方便携带等，在温度有微
小差异存在的情况下就能够发电。在航天、军事、医学、微电子等领域都具有不能忽视的作
用。在现代化经济正在迅速发展，能源日趋紧缺，能源与环境问题的愈加严重同时燃料电池
的实用困难，使得越来越多的人关注热电转换电池这一种适应范围广并且节能环保的绿色能
源技术。
含能材料，指能迅速释放大量能量并对外做功的物质。其表征为该类物质多具有爆炸性、
爆燃性或其他经过特定激发条件会高速率高输出释放大量能量的物质[1,2]
。其按用途分类，可
分为军用火炸药、火工品，民用爆破工业炸药、烟火剂。热电偶是热电偶温度计的敏感元件，
它测温的基本原理是热电效应，又称塞贝克效应[3-4]
。在将两种不同的导体(或半导体)连接成
闭合回路时，两接点的温度不同，热电势就会在回路中产生。这时两个热电极的组合就称为
热电偶。温度比较高的一端为工作端（热端） ， 温度比较低的一端为自由端（冷端） ，自由端
一般处于某个恒定的温度。通过热电转换原理设计出一种高效清洁、能量利用率高的含能型
燃料电池是本课题的要达到的目的。
1.2 国内外相关研究现状
相比于其它引信电池，烟火药电池具有激活时间短、体积小、比能量大、比功率高等优
点[5-6]
，2012年，赵保国、杜志明、赵林双、宁慧珍和杨帅选取具有高放电性能两极均为烟火
药结构烟火电池作为研究对象，对影响烟火药电池放电性能的因素进行了系统和规律研究[7-8]
。
烟火药电池主要组成部分分别是阴极、隔膜、阳极、集流片，其中阴极组分为 Zr、CuO，阳
极组分为石棉混合物，细板状隔膜主要组分有氟化锂、二氧化锆以及纤文状海绵。需要用
Fw-4A 型粉末压片机分别将阳极、隔膜和阴极成片。电池壳体、电池盖和导电正极均采用纯铜制成，且整个电池的负极就是电池的壳体。保温材料和绝缘材料则选取了陶瓷管和聚四氟
乙烯管。100 目镍网作为正、负极集流片，外电路导线可选用细银线。利用正交试验来确定
烟火电极的主要工艺参数。 影响烟火药电池放电性能的因素有很多，主要包括电极片径厚比、