钍燃料动力系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及动力系统领域，特别涉及一种适用于作为车辆、船舶、飞机、火车等运载工具的动力系统的钍燃料动力系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展，人类对能源的需求不断增加，给自然环境带来了非常深远的影响。动力系统为诸如车辆、船舶、飞机、火车等各类运载工具提供动力和操纵力，是各类运载工具的核心部件。随着科学技术的快速发展，对动力系统的性能要求也越来越高，尤其是其环保性。以汽车为例，目前全球的汽车保有量已超过10亿辆，而中国的汽车保有量已接近
1.4亿辆。随着汽车等运载工具数量的大幅增加，能源消耗和环境污染变得越来越突出和严重，然而地球数十亿年积累的能源却是短期不可再生的，所以更为节能和环保的新能源动力系统将是人类发展的必然趋势。
[0003]因此，节能环保型动力系统成为了各类运载工具研发中的热点和难点问题。目前正在发展的新能源动力系统有混合动力、纯电动和燃料电池动力系统。混合动力系统是将发动机的一部分机械能转化为电能，在一定转速下只有电动机工作，从而达到提高发动机的工作效率，减少排放的目的，但动力来源还是依靠燃油，不能有效避免污染物的排放。纯电动动力系统能达到零排放的要求，但需要配备有大量的充电设施，且纯电动动力系统的续航能力有限，充电时间较长也限制了其推广。从能源的角度来说，我国火力发电产生的电量占到了总发电量的78%左右，纯电动动力系统所需要的电能大部分还是来自于火力发电，不能够完全摆脱化石燃料的束缚以及由火力发电产生的环境污染。氢燃料电池动力系统排放物只有水蒸气和热量，不产生任何废气，其续航里程和传统燃油动力系统不相上下，但氢燃料动力系统的推广首先要在技术层面上达到成熟，其次还要拥有完善的加氢设施。此外，目前氢气主要由天然气制取，生产过程中会排放大量的二氧化碳，而电解水制氢的效率非常低下且昂贵，氢燃料电池所使用的铂电极造价昂贵，使得氢气制造成本及氢燃料动力系统成本高居不下，这一系列的问题也使得氢燃料电池动力系统的发展较为缓慢。总之，各种技术、成本及基础设施建设问题严重制约了新能源动力系统在各类运载工具中的应用。
[0004]综上所述，提供一种独具优势的新能源动力系统及方法，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
[0005]公开于该发明【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0006]由于运载工具中传统的燃油能源动力系统存在的缺点及目前新能源动力系统发展面临着不小的阻碍，为了解决新能源动力系统发展所面临的难题，本发明提供一种钍燃料动力系统及方法。钍燃料中储藏的能量极其丰富，且只要经过加热就能产生高热能，只需少量的钍燃料就能为运输工具提供持久的动力，在后续的使用过程中将不需要对燃料进行补充；利用此动力系统为汽车等运输工具提供高效动力，且不产生任何废气，能够有效解决由汽车排放大量废气弓I起的全球环境污染问题。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供一种钍燃料动力系统，其包括:
[0008]热力单元，其包括锅炉与热力发生器；所述锅炉包括介质腔与燃料腔，所述热力发生器包括钍燃料和激光器，所述钍燃料放置于所述燃料腔中，所述燃料腔的腔壁设有开孔，所述激光器设置在腔壁的外侧，激光器发出的激光能够穿过所述开孔加热所述钍燃料从而使钍燃料产生热能，所述介质腔用于容置液体介质，所述介质腔包括介质输入端与介质输出端，所述液体介质能够受热汽化为气体介质，所述气体介质从介质输出端输出；
[0009]发电单元，其包括涡轮机与发电机，所述涡轮机与所述介质输出端相连通，所述气体介质从所述涡轮机的一端输入再从另一端输出由此带动所述涡轮机转动，所述涡轮机与所述发电机连接以带动发电机的发电，所述发电机产生的电能输出到蓄电池或者电动机；
[0010]冷却单元，其设置于涡轮机与介质输入端之间并且与二者分别连通，所述冷却单元用于将输入的所述气体介质冷却为液体介质并输送回介质腔。
[0011 ] 优选地，所述钍燃料通过一固定支架设置于所述燃料腔内，所述固定支架一端设置有均匀分布的三个以上的抓手，所述抓手夹持所述钍燃料将其固定，所述固定支架的另一端固定连接于所述燃料腔；所述开孔包括衬套与透光片，所述衬套包裹所述透光片的边缘将其固定于所述腔壁，所述激光器与所述开孔为一一对应关系，所述激光器设置于所述开孔的外侧，并且其发出的激光能够穿过所述透光片直接照射到所述钍燃料。
[0012]优选地，所述抓手上设置有镂空的小孔，所述小孔与所述开孔为一一对应关系，所述小孔的中心、所述开孔的中心与所述激光器的激光束成三点一线设置，并且所述小孔的面积小于所述开孔的面积；所述燃料腔的腔壁由内而外依次包括耐热层与耐压层，所述耐热层用以阻止热能耗散，所述耐压层用以确保锅炉具有耐压性。
[0013]优选地，所述发电单元还包括开关与整流器，所述开关设置于蓄电池、整流器与发电机之间，所述开关能够控制电能的输送与否，所述整流器经过一转换器将发电机输出的不稳定交流电转换成可供电动机使用的交流电；所述动力系统还包括传感器与控制器，所述传感器能够检测液体介质的液面高度、涡轮机转速、介质腔与燃料腔压力、介质腔与燃料腔的温度将其转化为电信号的数据信息传输给控制器，控制器能够根据传感器检测的数据信息控制所述开关与激光器的开启或关闭状态以及液体介质的补充。
[0014]优选地，所述透光片为玻璃；所述耐热材料为多孔绝热材料；所述耐压层为金属材料；所述安全阀为弹簧式安全阀。
[0015]本发明同时提供了一种运输车辆，其中该运输车辆包括上述的钍燃料动力系统。
[0016]本发明同时还提供一种钍燃料动力方法，其采用如上所述的钍燃料动力系统，其中，包括以下步骤:
[0017]采用钍作为燃料，利用激光器照射钍燃料，使钍燃料受热产生热能；
[0018]所述热能加热介质腔内的液体介质使液体介质汽化转化为高压气体介质；
[0019]所述高压气体介质推动祸轮机转动做功而将热能转化为机械能；
[0020]所述涡轮机带动发电机的转子转动以将机械能转化为电能；
[0021]将电能输出给蓄电池或者电动机。
[0022]优选地，所述高压气体介质做功后的气体介质进入冷却单元，经过冷却单元的冷却后液化为液体介质，所述液体介质重新回到介质腔内。
[0023]优选地，所述钍燃料设置于能够隔热的燃料腔内，所述激光器设置于燃料腔外，所述燃料腔设置开孔，所述开孔设置透光片，所述激光器发出的激光能够穿过所述透光片照射到钍燃料；所述激光器与所述开孔一一对应，所述激光器与所述开孔分别设置为一个以上。
[0024]优选地，发电单元设置蓄电池组用来储存发电机产生的部分电能并作为动力系统的备用能源。
[0025]本发明的有益效果是:钍燃料所储藏的能量巨大，且储量丰富，将其用在汽车等运载工具中，只需少量的燃料便能为其提供持久的动力。只要大约8公克的钍燃料，就相当于6万加仑的汽油，几乎是只要添加一次燃料就能撑到运载工具坏掉。此外，由于其燃料补给是一次性的，不需要有任何其他的配套设施建设。另外，利用此动力系统不产生任何废气，能够有效解决由汽车排放大量废气引起的全球环境污染问题。因此，钍燃料动力系统是汽车等运载工具的最佳选择。
【附图说明】
[0026]通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的【具体实施方式】，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
[0027]图1是钍燃料汽车动力系统总