描述了一种将热量转换为电能的方法，该方法包括热循环夹在电极之间的可电极化材料。通过从气体中吸取热能从而将所述气体冷凝为液体、并将所述热能传输到所述可电极化材料、来加热所述材料。还描述了一种设备，所述设备与热源连通，其中所述热源是冷凝器。还描述了一种设备，所述设备包括腔室、位于所述腔室内且用于传输冷却流体的一个或多个管路、以及夹在位于所述管路的外表面的电极之间的可电极化材料。引入所述腔室的气体在所述管路上冷凝，从而将热能从所述气体传输到所述可电极化材料。
Method and apparatus for generating electricity by using a thermal cycle of heat from a condenser
A method for converting heat into electrical energy is described. The method includes a thermally conductive material sandwiched between electrodes. The gas is condensed into a liquid by absorbing heat energy from the gas, and the heat energy is transferred to the electrically polarizable material to heat the material. Also described is an apparatus that communicates with a heat source, wherein the heat source is a condenser. An apparatus is also described, the apparatus includes a chamber, located in the chamber and for one or more transmission pipeline, cooling fluid and sandwiched between electrodes located at the outer surface of the pipe of the electric polarization materials. The gas introduced into the chamber is condensed on the pipeline to transfer heat from the gas to the electrically polarizable material.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将冷凝器热量转换为电的方法。在一个实施例中，该方法包括以下步骤:提供具有第一表面和相对的第二表面的铁电层，其中铁电层包括铁电材料，该铁电材料具有相变温度，因此当材料处于铁电相时，在铁电体中建立自发极化；一旦铁电层被极化(poled)时，它发展成全面的净自发极化(net spontaneouspolarization);因此，随着铁电体的温度改变，它越过转变温度，材料进入顺电相或者反铁电相，其中铁电层具有可以忽略的或者非全面的净极化；还包括一对电极，分别位于铁电层的第一表面和第二表面，其中电极包含热和电传导材料。该方法还包括交替传输冷流体和热流体、以交替冷却铁电层至低于居里温度Tc的温度以及加热铁电层到高于居里温度Tc的第二温度。在一个实施例的这些步骤中，电路断开，在恒定的极化下进行冷却和加热。在一个实施例中，流体包括被冷凝器冷凝的蒸汽。该方法还包括以下步骤:通过交替地传输热流体流和冷流体流、交替地向铁电层提供热量和将热量从铁电层带走，从而在总的极化改变至对应的低和高级别时，交替地向铁电层增加热量或者从铁电层带走热量，该低和高级别分别用1\和Ph表示。在一个实施例的这些步骤中，电路闭合以允许改变极化，带走的热量或者增加的热量对应于转变焓。在一个实施例中，热流体包括被冷凝器冷凝的蒸汽。该方法还包括在铁电相、温度IY极化铁电层的铁电材料。在一个实施例中，由铁电体表面的电极上的剩余自由电荷导致的电场来执行极化。该方法还包括以下步骤:通过闭合电路，将铁电层的铁电材料中产生的电能放电到外部电路，同时热量被等温地输入到铁电层，极化减少至最小级别1\。匕对应于足够为极化建立场的剩余电荷。在另一个实施例中，通过应用来自DC电压源的小极化场，来完成极化。在这个实施例中，在铁电层的铁电材料中产生的电能被放电到外部电路的步骤中、最小极化可以变得忽略不计或者为零。在其他实施例中，代替循环铁电材料通过相变，它始终保持在铁电相，且从较大程度的极化循环至较少程度的极化。除了具有晶体结构的材料以外，本专利技术可使用可电极化的无定形聚合物材料。对上述无定形聚合物而言，可极化晶胞在原子和分子水平体现出电偶极行为。上述可极化的无定形聚合物和共聚物极化时会产生全面的净极化，而当材料温度越过极化转变温度时，该净极化减少并消失。与本专利技术使用晶体状铁电材料内发生的自发极化和极化变化相同的是，本专利技术以通用方式开发极化变化，该极化变化伴随着上述无定形聚合物系统在其去极化转变温度附近的循环操作而出现。对无定形材料而言，去极化转变温度类似于T。或铁电相变。虽然本专利技术参考了使用铁电材料和铁电层，但应该理解的是，本专利技术也可使用具有合适的极化特征和转变特 征的可极化的无定形聚合物和共聚物。单级铁电功率转换模块包括单个铁电材料。这样，通常具有单相变温度，该温度反映了在铁电相与顺电相或者反铁电相之间的转换。本专利技术的冷凝器设施的热源和冷源之间的温差(AT=Th-1Y)通常不大。但是，期望使用一个以上的一系列铁电材料，该铁电材料具有连续的相变温度，该相变温度覆盖热源和冷源之间的温度范围。使用多个铁电体的期望取决于各种因素，包括例如相变的剧烈程度。可使用多个铁电体，其中从冷凝器排出的被加热液体被用作热源。在一个实施例中，该多级铁电设备具有多个叠层(in a stack)设置的铁电模块{FM11}，其中n=l、2、3…N，N是大于I的整数。每个铁电模块FMn包括具有第一表面和相对的第二表面的铁电层，其中铁电层由特征为具有转变温度Tn的铁电材料形成；这样当铁电材料处于铁电相时，铁电体的晶胞内建立起自发极化，铁电层一旦极化则形成全面的净自发极化；这样随着铁电体温度变化，其越过转变温度，该材料则进入顺电相或反铁电相，在顺电相或反铁电相中铁电层具有可忽略不计的全面的净自发极化、或不具有全面的净自发极化。在一个实施例中，由导热和导电材料组成的一对电极定位于铁电叠层(ferroelectric stack)的第一表面和第二表面。在另一实施例中，以上电极还定位在每个铁电模块FMn的第一表面和第二表面上；在另一实施例中，通过电绝缘体使相邻铁电模块之间的上述电极相分离。多个铁电模块{FMn}的转变温度{Tn}可在热源和冷源的温度范围内发生连续改变。该设备进一步包括相对于叠层铁电模块{FMn}关联定位的装置，其用于交替向叠层铁电模块{FMn}输入热量和从叠层铁电模块{FMn}去除热量，从而交替地在低于每个转变温度Tn的第一温度使叠层铁电模块{FMn}冷却，并以高于每个转变温度Tn的第二温度对叠层铁电模块{FMn}进行加热，这样叠层铁电模块{FMn}的每个铁电层会经历(I)铁电相与(2)顺电相或反铁电相之间的交替相变。除其他模块外，该设备可进一步包括用于监控一个或多个铁电模块FMn的温度和电容值、以及监控加热流体和冷却流体的温度和压力的装置。在计算机控制下，使热循环操作与铁电模块{FMn}的电气状态相配合，从而按照本专利技术的普通循环、使加热和冷却与电输入和输出同步，包括极化和放电。在另一方面，本专利技术涉及将冷凝器热量转换为电能的设备。在一个实施例中，该设备具有多个叠层设置的铁电模块{FMn}，其中n=l、2、3…N，N是大于I的整数。每个铁电模块FMn包括具有第一表面和相对的第二表面的铁电层，其中铁电层由特征为具有居里温度1 的铁电材料形成；这样当铁电材料的温度低于居里温度1 时，铁电材料处于其建立起自发极化的铁电相，当铁电材料的温度高于居里温度Tc"时，铁电材料不再建立自发极化；在一个实施例中，第一电极和第二电极分别定位于铁电叠层的第一表面和第二表面；在另一实施例中，第一电极和第二电极定位于每个铁电模块FMn的第一表面和第二表面。多个铁电模块{FMn}的不同铁电层包括相同或不同的铁电材料。在第一电极和第二电极定位在每个铁电模块FMn的第一表面和第二表面的一个实施例中，通过电绝缘体使每两个相邻的铁电模块分离。多个铁电模块{FMn}的居里温度{I }可在热源温度和冷源温度之间的范围内发生连续改变。该设备进一步包括相对于叠层铁电模块{FMn}关联定位的装置，其用于在叠层铁电模块{FMn}上交替传输冷流体和热流体，从而交替地在低于每个居里温度Tc"的第一温度使叠层铁电模块{FMn}冷却，并以高于每个居里温度I 的第二温度对叠层铁电模块{FMn}进行加热，这样采用温度循环操作使叠层铁电模块{FMn}的每个铁电层在铁电相与顺电相之间经历交替相变。在其他实施例中，该设备使用所描述的铁电材料的多级构造，但是多层铁电体被集成在冷凝器中，使得它与被冷凝的蒸汽或者其他气体直接热接触而被加热。多层铁电体可以直接贴在传导管道的外表面，且具有最低转变温度的层靠近外壳。一个或多个电极是多层铁电体的一部分，如上所述。如一级实施例所描述的，冷凝室可另外配置，使得冷凝蒸汽为铁电提供热量。铁电被循环水或者冷凝管道中的其他流体冷却。多级铁电材料在控制电路的指示下进行热循环和电循环。该设备可进一步包括用于监控一个或多个铁电模块FMn的温度和电容值、以及监控加热流体和冷却流体的温度和压力的装置。经由控制电路使热循环操作与铁电模块{FMn}的电气状态相配合，从而使加热和冷却与电输入和输出同步、也使加热和冷却与本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿赫迈特·伊尔比尔，戴维·F·沃尔伯特，
申请(专利权)人：地热能源公司，
类型：
国别省市：
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