【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能量的转换，特别地，本专利技术涉及热能到电能的转换。可以通过使用电离气体和电反向场来实现该转换。因此涉及冷却和发电两个领域。它适用于飞行器内部的冷却单元。例如，它可以适用于冷却舱室或电气单元，直至冷却氢罐。它还可以适合于从热量中收获能量，例如用于飞行器舱室内的传感器。
技术介绍
1、一些
可以被视为与本公开有关，即热电发电、电流体动力学、热离子生成器和使用电反向场来影响电气部件的特性。
2、将热功率转变成电功率可以基于塞贝克效应。在这种效应下，具有不同电特性的两种材料结合在一起，使得它们之间的温度差产生电压。然而，基于该效应的设备具有约10％的非常低的转换效率。
3、电流体动力学(ehd)考虑带电荷流体与电场的相互作用。通常，这包括电流体动力学泵，其中电场或磁场用于移动电离液体。此外，ehd可用于发电，例如在电流体动力学发电机或磁流体动力学(mhd)发电机中。在mhd发电机中，电离流体暴露于磁场，其中洛伦兹力在一个方向上驱动带电荷粒子，从而产生电压。虽然物理原理看起来稍微类似于本公开，但是mhd和ehd发电机使用来自流体流的能量而不是热量来发电。
4、电反向场用于各种模拟电气部件，例如二极管、三极管或闸流管。这些部件由包含热阴极、阳极和产生反向场的栅极的真空管或气体填充管组成。热阴极在加热时通过热离子发射来发射电子。电子穿过真空/气体，或者电离所包含的气体，并且被栅极的反向场减慢。在穿过栅极之后，它们被阳极接受。存在气体和栅极配置的不同变型，它们产生不同的期望电气行为。最后
技术实现思路
1、可以看出，本专利技术的目的是提供一种允许热量高效且直接转换成电能的设备。一种解决方案由每个独立权利要求的主题提供。另外的实施例由相应的从属权利要求限定。实施例可以以具有带负电荷或带正电荷粒子的形式存在。在下文中，解释了带负电荷形式的示例。
2、总体上，并且根据本专利技术，提供了一种容器，该容器填充有接受电子从而变为带负电荷的元素的流体，以及向气体发射电子的阴极。此外，提供接受来自流体的电子的阳极，其中例如散热器将环境热量传递到气体，并且其中在容器内生成电场。
3、将热量转换为电势可以以以下方式实现。
4、1.容器中的流体可以具有由散热器引起的特定温度，所述散热器将环境热量传递到气体。该温度引起分子运动。流体的粒子永久地彼此撞击，因此，彼此加速并且彼此减速。因此，温度与粒子的平均动能成正比。
5、2.阴极发射电子，所述电子被气体粒子接受。这些粒子现在被电离并且带负电荷。
6、3.建立电场，该电场将电离的粒子推向阴极并远离阳极。
7、4.由于气体的现有温度，粒子在空间中移动并永久地彼此撞击。在一定概率下，粒子朝向阳极移动一定距离。同样以一定概率，离子可撞击中性粒子，并将其电子转移到该中性粒子。移动和电子转移两者都产生扩散效应，该扩散效应抵抗电场的力传输电荷。
8、5.在到阳极的途中，由于电场将电子推向阴极，因此电子将使得其所驻留过的所有粒子少量减速。在该过程中，宿主粒子失去动能，然而，电子获得电能。
9、6.当撞击阳极时，离子可以将其电子传递到阳极上。粒子现在具有中性电荷，并且不再受电场影响。特别地，它不被加速回到阴极，而如果该粒子仍然带电荷的话，它将被加速回到阴极。
10、电子已抵抗电场传输到阳极，从而获得电能。粒子减慢，因此气体的温度降低。
11、与热电发电机相比，所公开的专利技术使用电离的气体和反向场来将热转换成电能，而不是利用具有不同电特性的材料。
12、与电流体动力学相比，热量被用作能量源，而不是运动。
13、与诸如二极管、三极管和闸流管之类的电气部件相比，所公开的专利技术用于将热量转换成电能。虽然多个电气部件使用气体和电离，但是所使用的气体不接受电子。相反，由阴极发射的电子用于从原子壳分离电子，使得粒子成为带正电荷的离子。此外，电气部件不具有附接的散热器，该散热器具有将环境热量传递到气体的目的。
14、与热离子生成器相比，所公开的专利技术使用气体或液体的扩散来抵抗电势传输粒子，而不是通过热离子发射而发出的电子的动力学运动。
15、因此，本专利技术实现了热能(热量)到电能的转换。这可以用于在将能量作为电流传输走的同时冷却环境，或者从热量发电。
16、根据本公开，流体的粒子可以是适于接受和发射电子的原子、分子和/或纳米粒子。此外，流体可以是液体、悬浮液、气体和/或气体混合物。应当理解，流体可以包括液体或气体形式的所述粒子的组合。
17、尽管上文提及为配置成被负电离和带电荷，但是流体也可以配置成被正电离。下面进一步描述这样的实施例。
18、关于阴极，应注意，不同可能性可导致电子从阴极发射。首先，阴极可以被配置成通过热离子发射来发射电子。其次，阴极可带有电子电荷，使得电子可以由阴极发射。第三，阴极可以由具有下述价带的材料制成，该价带具有的能量高于流体粒子的较低自由带的能量，从而在阴极上产生比在粒子上低的功函数，并且能够实现自发电子转移。通过在阳极上使用比在流体上更高的功函数，也可以在阳极上产生相同的效果。可以基于将电子传输到阴极表面以及远离阳极表面的法拉第效应来产生功函数。在所有情况下，电子可以由阴极发射，并且在流体的粒子与阴极接触时被所述粒子接受。
19、此外，阳极、阴极和流体可以由在化学上相互作用从而交换电子的材料制成。
20、根据本公开的设备的另一方面是电场生成器，该电场生成器可以包括布置在容器内的网格。替代地或附加地，电场生成器可包括围绕容器布置的环。此外，电场生成器可以集成在阳极和阴极中的至少一者中，可以布置在阳极处和/或阴极处。
21、一种将热能转换成电能的方法可包括以下步骤：将热能传递到容器中的流体，该热能增加流体的粒子的动能；从阴极发射电子，电子由流体的粒子接受，使得粒子带负电荷；在阴极与阳极之间建立电场，该电场在朝向阴极的方向上推动粒子；通过扩散的方式使所述粒子抵抗电场传输电子，使得粒子的动能转换成电荷形式的势能；将电子从粒子发射到阳极。应当理解，该方法可以被视为聚焦于一个粒子及其与设备的元件的相互作用。在容纳在容器中的流体中有大量粒子的情况下，该方法将适合于将热量持续地转换成电能。
22、如上所述，将热能转换成电能的方法也可以用正电离的粒子实现。因此，所述方法可包括以下步骤：将热能传递到容器中的流体，该热能增加流体的粒子的动能；首先将电子从流体的粒子发射到阳极，使得粒子带正电荷；在阴极与阳极之间建立电场，其中该电场在朝向阳极的方向上推动粒子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种将热能直接转换成电能的设备，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述流体是由液体、悬浮液、气体和气体混合物组成的组中的至少一种。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其中，所述流体被配置成正电离或负电离。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述阴极被配置成通过热离子发射来发射电子。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述阴极带有电子电荷，使得所述电子由所述阴极发射，并且当在所述阴极处接触所述流体的粒子时被所述粒子接受。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述阴极由具有价带的材料制成，所述阴极的价带具有的能量高于所述流体的粒子的较低自由带的能量，从而在所述阴极上产生比在所述粒子上低的功函数；和/或
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述功函数基于法拉第效应产生，所述法拉第效应将电子传输到所述阴极的表面以及将电子传输离开所述阳极的表面。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述阳极、所述阴极和所述流体由在化学上相互作用的材料
9.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其中，所述电场生成器包括布置在所述容器内的网格。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的设备，其中，所述电场生成器包括围绕所述容器布置的环。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的设备，其中，所述电场生成器集成在所述阳极和所述阴极中的至少一者中。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的设备，其中，所述电场生成器布置在所述阳极和所述阴极中的至少一者处。
13.一种将热能转换成电能的方法，包括以下步骤：
14.一种将热能转换成电能的方法，包括以下步骤：
15.一种方法，所述方法组合权利要求13的方法和权利要求14的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种将热能直接转换成电能的设备，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述流体是由液体、悬浮液、气体和气体混合物组成的组中的至少一种。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的设备，其中，所述流体被配置成正电离或负电离。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述阴极被配置成通过热离子发射来发射电子。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述阴极带有电子电荷，使得所述电子由所述阴极发射，并且当在所述阴极处接触所述流体的粒子时被所述粒子接受。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其中，所述阴极由具有价带的材料制成，所述阴极的价带具有的能量高于所述流体的粒子的较低自由带的能量，从而在所述阴极上产生比在所述粒子上低的功函数；和/或
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述功函数基于法拉第效应产生，所述法拉第效应将电子传...
【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·克鲁格尔，
申请(专利权)人：空中客车运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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