本发明涉及提高热能利用率,开发利用新资源、新能源等方面的资源技术。是一种应用“盐法实现热能直接转化电能”发明技术开发的实用发电系统,可用于制造各种新制式的发电设备,及电解产品生产设备。 由热能到机械能再到电能的发电系统,无疑因为机械能转换的中间环节存在,其热电转化效率低。社会需要的电解产品其生产过程需要耗费大量电能,自然资源不能充分有效利用。
本发明的任务将“盐法实现热能直接转化电能”发明技术开发出可实际应用的发电系统。为制造各种新制式发电设备提供一种确切技术。为充分利用自然界可电解制取单质的化合物,提供一种非耗电生产技术。
本发明是由以下机制实现的。该发电系统由热源、吸热导体、导热导电体、汇流极板、电解质溶液、耐腐蚀电极、连接线、负载、冷端、支承物组成。其中吸热导体、导热导电体、汇流极板、电解质溶液、耐腐蚀电极、连接线、负载组成发电用电回路。热源即高温端与冷端之间保持一定的温度差,在系统的热平衡运动中为发电系统提供能量。
吸热导体吸收由热源来的能量,其一端与导热导电体相接,另一端与电解质溶液相接、导热导电体的另一端接在有外接线的汇流极板上处于冷端区间。电解质溶液导体的另一端与连接导线通过耐腐蚀电极相接同处于冷端区间。能量由热源,主要由导热导电体向冷端传递,其它传递通路做最大限度地消除,使用隔热性能好的支承物,如混凝土夹石棉或真空技术等。
吸热导体由耐腐蚀的导电导热物质组成,一般可由金属做防腐蚀处理或保护后制做。导热导电体由电阻率低的金属材料制成,其横截面积趋向能够制做的无穷小。该系统做为纯发电系统时宜选择氧化性能低、导热系数低、导电性能好的液体如食盐的水溶液,该系统做为生产电解产品时,其电解质按需选择。
由于电解质溶液的导电机制与金属导体的导电机制不同,在导电过程中,其内部不存在电子流动,使回路中电子地热运动分布出现空洞,带电离子的相向移动,完成了电能的传递,并且电解质溶液的导热性能较金属的导热性能低的多,用电解质溶液做系统的部分导体是形成系统中电子流向,热能传递单方向的充分必要条件,这是“盐法实现热能直接转化电能”发明技术成立的内在因素。系统中电子热运动分布空洞的存在使得该系统热电转化效率较“热电偶”具有本质的不同,数值的跃变,电解质溶液与吸热导体的接触点是一维单向热能直接发电系统的“截向原点”。
导热导电体因为其截面积的选择趋向能够制做的无穷小,如支承介质理想绝热,热能向冷端的传递便趋于一维空间。金属的良好导热性主要由自由电子的热运动完成,热能的一维传递实际上是电子在一维空间的依次撞击流动过程,是该系统完成热能直接转化电能产生直流电的内在因素,导热导电体与吸热导体的接触点是一维单向热直发电系统的始发原点。
做为一个能够用来发电实用的发电系统还必须具备热电直接转化的高效率,一维单向热能直接发电系统具有转化效率高的特点,其必要条件还有:1、系统的截向原点最大限度地置于热源中心,截面原点与始发原点的间距最大限度地缩小。2、导热导电体由数量为N,相互绝源的,横截面积S趋于能制做的无穷小的金属导体高密度并联集成,N个始发原点决定一个曲面,该曲面为始发曲面,始发曲面与汇流极板间的平均距离L是决定热电转化效率的一个主要因素。发电功率W反比于L,正比于有效导热导电体根数N,反比于导热导电体截面积S。同样热电转化效率反比于S,反比于L,正比于N。3、电解质溶液与导热导电体的导热系数差越大越理想。4、支承导热导电体的介质由导热系数极低的材料组成,如陶瓷夹石棉或使用真空技术。5、冷端由流体控制保持与热源的温差在一定范围,发电功率正比于温差。发电功率的稳定性决定于温差的稳定。6、防腐蚀电极与吸热导体在选择材料时以不产生与系统电位差相反的电极电位差为准则。
因电解质溶液在导电过程中还要伴生着单质的电解析出,这是化合物结合能与水分子的极性能作用在电流存在的条件下,结合能转移的过程。所以一维单向热能直接发电系统技术还可用于制造变电解产品生产耗电为发电的电解产品生产设备,将电解产品的生产变为一个伴生电能生产的过程,诚然要相对增加热能消耗,但毕竟是一个节能的过程。
本发明的优点在于提高热电直接转化效率,将“盐法实现热能直接转化电能”发明技术应用在实际的社会需要中,应用本发明可以制造新制式的发电设备,具备发电起动条件低,效率高,由粗糙的实验表明,具有60℃的温差足可以产生1瓦以上的实用电能,故可利用微小热源、余热、太阳能、地热进行发电,同时还能改变电解产品生产过程。对于解决电能紧缺和充分利用资源都具有积极意义。