高效热能发电机-高效率实现热电直接转换的发电机

《高效热能发电机-高效率实现热电直接转换的发电机》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、高效热能发电机-高效率实现热电直接转换的发电机高效热能发电机是一种不需要任何运动部件，直接把热能高效转变成电能的发电设备，这种发电机发电效率不低于普通的交流发电机，且可以和交流发电机一样制成多种不同发电功率的设备。小型设备可用于汽车发动机尾气热发电，大型设备可应用在沙漠太阳能热发电和中型核电上。目前，大部分直接实现热电转换的发电设备的共同的特点：热电转换效率低，发电功率小。本发电机通过改良热电子发电（热离子发电）技术实现了高效率、高功率发电。本发电机的原理与磁流体发电机有较大的相似性。我为此曾向国家专利局申请了一个发明专利，名称：高效热能发电机，专利申请号：20091017596

2、7.2。热电子发电是一种利用爱迪生效应来发电的技术，是把热能直接转变成电能的发电技术！爱迪生效应:“加热某种金属材料达到一定温度后，金属中的电子获得足够的动能，可以克服金属表面“势垒”的障碍，摆脱金属原子核的束缚，逸出金属表面而进入外部空间的现象。”传统的热电子发电装置由发射器和接收器两个基本部件组成（如图1所示）。两者由一个小空间分隔开。发射器经加热后逸出电子，电子通过中间空间到达收集器，并在发射器和收集器之间形成电势差。接通外部负载，就成为低压直流电源。其原理图如图1所示（图中，金属板A为发射器）。上述发电装置发电容量较小，效率低，不能实现大功率热电转换！主要原因：随着热电子

3、发射，发射器和接收器之间产生电势差，两者之间形成电场（下文中称为逸出电场），逸出电子到达收集器必须克服电场做功，所以到达收集器的热电子流较小，输出功率自然也较小。提高发射器工作温度可提高逸出电子初动能，从而可提高发电功率，但提高非常有限。利用热电子发电要实现高效率、高功率的热电转换，关键就是提高发射器辐射到接收器的热电子流强度。一天我在学校实验室受到一只被点亮电子管的启发，绘出了本发明最初发电的原理图（图2）：这个原理图很简单，可以一目了然。但为避免误解我还是对图2的作个简单说明：1、金属板A上表面是以电子管氧化物阴极工艺技术制备的氧化物涂层，构成发射器。使用氧化物阴极技术主要是

4、为降低工作温度，发射器温度只需保持在700-900摄氏度发电机就可正常工作。它与金属板B（两者是同样大小正方形金属薄板）水平放置，平行相对，两者之间空间是真空环境2、氧化物阴极需要真空工作环境，增加设备复杂性，但真空却大大减少了发射器与收集器之间直接的热交换，有助于发电效率提高。3、用高压直流电压源在金属板A与金属板B之间加一高电压，金属板B接正极。两者之间就会形成一个很强的外加电场E，电场方向垂直金属板B的平面，方向向下）。4、金属板A与金属板B之间放置多块长方形金属薄板（如图2所示），各块薄板互相平行，之间通过导线相连在一起构成接收器（下文也称电子收集板）。每块电子收集板的长

5、边与金属板A边长等长，长边水平放置，与金属板A的一边平行，宽小于金属板A、B之间的距离，宽边垂直水平面（如图2所示）。发电装置内，金属板A、金属板B、接收器之间不接触，完全绝缘。5、在金属板A与金属板B之间加入一个强磁场，磁场方向与外加电场方向垂直,与金属板A、B平面平行，与电子收集板平面平行。磁场方向如图2所示，磁感应强度为B。6、霍尔效应：当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差。此发明与磁流体发电机在原理上有相似之处，都利用了霍尔效应。发电过程：热源持续均匀加热金属板A发射器，达到工作温度后，发射器开始持续辐射热电子流，热电子流在

6、外电场、磁场共同作用下，到达电子收集板（需磁场磁感应强度B足够大），发射器与接收器就形成了较高的电势差。当两者通过外电路接通时，负载上就有电流通过，这就是发电过程。能量转换过程:由于引入外电场E一定程度上抵消了逸出电场的影响，发射器可发射高强度的热电子流，热源加热发射器的热能被大功率转换为热辐射电子逸出功与初动能。运动的热电子流垂直穿越磁场时,在洛伦兹力作用下转向，到达收集器（各电子收集板之间有导线互连构成收集器），最终从收集器上连接负载，就可以和发射器构成回路，而获得电功率。只要热源以足够功率持续加热，电子流稳定持续，整个发电过程可持续进行。由于在整个发电过程中，只有热电子流到

7、达收集器时，一部分能量转化为收集板的热能而损失掉，其它大部分热能都转换为电能，所以发电机是高效的。转化为收集板的热能中，一小部分来自热电子残余动能，最大的能量损失是发射极热电子的逸出功，即热电子突破“势垒”所需的能量，这部分能量来自热源加热。当热电子到达收集板，热电子又重入“势垒”，必将释放能量，这部分份能量将主要转化为收集板的热能，引起收集板温度升高。要保证发电机稳定工作，收集板的温度不能过高，所以必须为收集板降温。通过降温系统将收集板上的废热排放到外部环境中。降温系统：1、在