专利名称：液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能发电装置，特别涉及一种利用阳光聚焦器将热离 子发电器高温端提升到其最佳工作温度，并借助光电-电磁泵驱动液体金属的流动 以冷却热离子发电器低温端，从而确保热离子发电器两端维持合适的温度水平和 温差，以高效输出电能的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置。
背景技术：
由于能源短缺，可再生能源特别是直接从太阳能获得电力的研究，受到了前 所未有的重视。然而，当前的太阳能发电中还存在诸多技术障碍制约其推向大规 模实际应用，其中最关键的环节之一是必须发展效率高、经济、自给自足的能源 体系。
当前的太阳能发电装置中，利用光电池产生电力是最为重要的模式。此种发 电装置依靠的基本结构是光电薄膜电池，其发电原理是当光线照射到金属表面 时，金属释放出电子(被称为光电效应)；光电薄膜材料一般有钻石、多晶硅、氮
化钛、锌、钨等。其中，多晶硅薄膜太阳电池既具有体材料晶体硅电池性能稳定、 工艺成熟和高效的优点，又有大幅度减少材料用量从而显著降低成本的潜力，因 而成为目前光伏界的研究热点。但现有盛行的太阳能光电池还普遍存在转换效率 和功率密度偏低等不理想之处。
此外，人们也考虑直接利用太阳光的热能来发电，即利用太阳能加热特定流 体，使其蒸发而产生动力，再驱动叶轮转换成电力。此类方式目前存在机构复杂， 成本高，可靠性不强等问题。
众所周知，受太阳能的照射，物体会在向阳和背阳面产生对应的温度梯度； 如能高效地利用这部分免费的温度梯度来产生电力，则是很有意义的事。此方面，半导体热电元件是一种可能的电力产生装置，这类技术相对成熟，结构简单轻便， 因而事实上很早就发挥了作用，并一直延续至今。但温差发电技术却长期被忽视， 原因主要是效率较低。
除了半导体型热电转换方法外，利用温差发电的方式还有一种长期被忽略而性 能非常独特的热离子辐射式；热离子电源具有很多优点，在大功率下其比功率远 远高于太阳能电池系统，寿命极长，其许多用途为太阳能电池供电系统所无法取 代。这种发电方式基于的基本结构是使用热离子电薄膜式转换器，该热离子转换 器是一种将热能转化为电能的装置，其原理在于将射电部分(emitter)升至很高 温度，沸腾的电子从表面射出，通过一个极狭窄的电极间隙，到达一个温度较低 的集电部分(collector);热离子转换器实际上是一种热机，所以其最高效率受 到卡诺循环的限制；典型的热离子电工作参数如下射电部分工作温度1600 — 2000K(此出也称高温端)；集电部分工作温度800—1100K(此出也称低温端)；电极 间隙<0. 5nra;电极效率〉20%;能量密度l_10W/cm2;典型的热离子电材料如下 射电部分可采用W， Re， Mo等；集电部分可采用Nb， Mo等；绝缘材料可采用A1203， A1A/Nb金属陶瓷等；电极间可充气Cs，真空度在lTorr左右；以往，热离子电 源发电中所采用的热源主要来自燃烧过程或核燃料，利用太阳能加热的尝试则很 少被提及，原因主要是太阳能加热密度较低的缘故，采用聚焦加热的作法不多见， 且热离子电薄膜两端若不进行合理的散热，很难达到理想的发电温度水平和温度 差，此方面，传统的空气冷却或液体冷却不易实现这一目标；为此太阳能热离子 发电至今未取得实质性进展。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种借助太阳光聚焦以提升热离子发电膜块热端 温度，再通过电磁泵驱动液体金属冷却热离子发电膜块低温端，从而在该热离子 发电膜两端建立起温差的高效率液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置； 而且，由于该装置的电池泵电能也来自太阳能驱动的光电池，因而该发电装置属 于一种自维持型高效太阳能发电装置。
本实用新型的技术方案如下-
本实用新型提供的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，包括一热离子发电模块；所述热离子发电模块可直接从市场购买基本元件后， 按程序加工出；比如该热离子发电模块的发电膜层内部可抽成一真空(真空度 为1Torr)或充有Cs气体；热离子发电模块的热离子射电极接收太阳光聚焦器产 生热量，在达到工作温度时，发射流向热离子集电极的电子；所述热离子发电模 块的热离子射电极的材质为W、 Re或Mo，工作温度1600 — 2000K;所述热离子发 电模块的热离子集电极的材质为Nb或Mo，工作温度800 — 1100K;分别与所述热 离子射电极和所述热离子集电极相连接的绝缘材料层的材质为A1203， Al203/Nb或 CERMET;
一位于所述热离子发电模块的热离子射电极上方的用于将太阳光聚焦的太阳 光聚光器；该太阳光聚光器可以采用任何一种有效的太阳光聚光装置，如传统的 太阳灶，采用不锈钢、铝、铜、玻璃、有机聚合物材质或引入可变焦液体材料形 成液体透镜后制做的聚光装置(成本较低)；
一与所述热离子发电模块低温端表面相接触的液体金属散热器；
所述液体金属散热装置包括
一直接与热离子发电模块低温端表面相接触的导热平片； 一安装在一电磁泵基底内槽道内的电磁泵；和 一肋片式散热器；
所述电磁泵由平放在所述电磁泵基底上下表面上的一对永磁片和安装在所述 电磁泵基底内的槽道相对的两壁上的一对电极片组成，该对电极片所在平面与所 述该对永磁片平面垂直；该对电极片的电极引线由所述槽道相对的两壁上的小孔 中引出，并与一光电池电连接；
所述肋片式散热器为一散热底座内设有空心流道的带有散热肋片的散热器； 所述导热平片内的空心流道通过第一连通管道与所述电磁泵基底内的槽道相 连通；所述电磁泵基底内的槽道的另一端通过第二连通管道与所述肋片式散热器 的散热基底内的空心流道相连通；所述相连通的导热平片内的空心流道，电磁泵基 底内的槽道以及肋片式散热器的散热基底内的空心流道内装有流动的液体金属。 所述肋片式散热器的肋片上方、下方或上下方设置有风扇，所述风扇为1-io枚。 所述光电池为1到10个，其中一部分光电池的输出端与所述风扇的输入端相连。 所述太阳光聚光器为采用不锈钢、铝、铜、玻璃、有机聚合物材质或引入可
6变焦液体材料形成液体透镜后制做的聚光装置。
所述的电极片为铜质、石墨或不锈钢电极片，所述永磁体片为0.01 3特斯拉 磁强的永磁体片。
所述光电池厚度为10nm到10cm范围，长度及宽度在lcm到lm之间。 所述的液体金属为镓、钠、钾、水银或含0 100wt。/。的镓铟、钠钾的金属流体。 所述的液体金属散热器的散热基底为塑料、有机玻璃或聚合物材质的基底，
所述散热基底内的槽道横截面形状为矩形、正方形或三角形，其长度在1毫米到
100厘米之间。
所述的液体金属散热器的散热基底为塑料、有机玻璃或聚合物材质的基底， 所述散热基底内的槽道横截面形状为圆形；其外径在10纳米到10厘米之间，长 度在I毫米到IOO厘米之间。
从热离子发电器件的工作特点可以得出热离子电转换器的发电效率很高，但 它需要在一个极高的温度下工作；与此不同的是，半导体热电元件和光电薄膜的 发电效率偏低，但可以在较低的温度下工作，因此，从能量综合利用的角度看来， 若能充分将这几类发电元件结合起来，并引入特定的强化传热技术，是可望从最 终效果上实现太阳能量的高效利用的。比如，对于热离子元件所需的高温，可以 引入太阳能聚焦，来对其高温端一侧产生强烈的升温，同时，在热离子元件的另 一侧低温端则可通过独特的强化冷却来加以降温，这样即在热离子元件两端建立 起合适的温差，从而实现高效率的电能输出。本申请人在专利号ZL02257291. 0 (发 明名称为 一种芯片散热用散热装置)中首次提出将熔点在室温附近的液体金属 用于芯片散热。由于液体金属具有远高于非金属流体如水、空气乃至其他混合液 体的热导率，因而将其作为热离子低温端的冷却流体时，可以实现极为优异的散 热性能。特别是，由于液体金属具有导电性，因而可以采用电磁泵驱动，且功耗 极低，这样就可利用光电池或半导体温差电池产生的微弱电流来驱动其运行。但 此前的电磁泵能量来自外界电源或半导体温差电池，尚未采用光电池驱动，该方 案在本项专利中得到了采用，由此利用太阳能即可驱动液体金属冷却。
本实用新型正是充分借助了热离子发电的高效率特点，引入聚焦加热和流体 冷却两种核心方式，来突破制约传统热离子发电效果不理想的障碍，由此可确保
7实现高效的热离子太阳能发电；由此建立的太阳能发电装置既具备热离子的高效 率发电特色，又充分依靠了光电池驱动下的液体金属散热过程自维持运行，整套 装置除液体外无任何运动部件，是一种理想的高效太阳能发电装置。以往，热离 子发电主要依赖于单一的燃烧供能方法，其低温端采用传统散热方式很难达到所 需的工作温度，因而该方法被长期搁置；本实用新型引入的液体金属强化冷却可 以灵活地实现所需的散热强度。
本实用新型所提供的用于冷却热离子发电模块的液体散热器的工作原理是这 样实现的，采用光电池将部分太阳能转化为电磁泵工作所需电流，继而通过电磁 泵驱动流道内的液体金属流动，从而持续不断地将热离子发电模块的冷端热量迅 速传输走；散热器的电能来源于太阳光的光能，因而使得装置是一种自维持型装 置；本实用新型中由于工作流体是液体金属，因而易于采用电磁驱动，这种方法 驱动流体流动时对供电的要求是采用小电压、大电流，而这恰恰为光电池提供了 一个极好的用武之地；由于光电池器、电磁泵部件等的体积可作得很小，因此冷 却装置的结构相当紧凑，不会占据整套热离子发电装置较多的空间，可根据不同 热离子发电模块的散热需求制做成各种微型或稍大一些尺寸的散热器。
当然，本实用新型中，驱动电磁泵的发电器(光电池)也可采用半导体温差 发电器实现，此时，受太阳能照射，半导体温差发电器两端也会出现温度梯度， 从而输出足以驱动液体金属流动的电能；而且，若在液体金属内添加磁性材料颗 粒形成磁流体，还可借助磁流体易于通过温差驱动的特性来实现自维持运行，此 时只需设计好液体金属流道的受热面即可。
总之，无论是光电池，还是热离子发电模块，都是直接把光能或热能转化为 电能，并且没有机械运动部件；相对其它发电方式而言，这种发电装置显得相当 简便、可靠，这使得本实用新型提供的热离子发电模块的制作比较可行。随着科 技的发展尤其是微/纳米技术的发展，无论是光电材料还是热离子电材料，都在向 微小化和高效率方向发展，使得对应的发电性能进一步提高；这将使本实用新型 的制作更加简便。
本实用新型的关键之处在于充分结合了太阳能聚焦加热及引入超强的液体金 属冷却，从而方便地实现了热离子发电模块的最佳工作温度及冷热端温差；本实用新型的聚焦型太阳能热离子发电装置所需能源全部来自太阳能，因而是一种自 维持、自适应型高效发电装置。这种集成方式， 一改传统热离子发电技术中热源 主要来自燃烧，而低温端很难被冷却到工作温度的不利，从而可使热离子太阳能 发电成为比较现实的技术。
附图1为本实用新型液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置的结构示 意附图2为本实用新型液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置的横截 面示意附图3为本实用新型提供的导热片或散热器内流道的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述本实用新型专利
本实用新型提供的技术路线可以实现多种复杂能源模块的组合。作为示例， 这里仅以最基本的结构加以说明。
图1为本实用新型液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置的结构示意 图，也是本实用新型的一个实施例；附图2为本实用新型液态金属冷却的聚焦型 太阳能热离子发电装置的横截面示意图；附图3为本实用新型提供的导热片或散 热器内流道的结构示意图。
由图可知，本实用新型的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，包
括
一热离子发电模块66;所述热离子发电模块66可直接从市场购买基本元 件后，按程序加工出；比如该热离子发电模块66的发电膜层内部可抽成一真 空(真空度为1 Torr)或充有Cs气体；热离子发电模块66的热离子射电极接收 太阳光聚焦器4产生热量，在达到工作温度时，发射流向热离子集电极的电子； 所述热离子发电模块66的热离子射电极的材质为W、 Re或Mo，工作温度1600— 2000K;所述热离子发电模块66的热离子集电极的材质为Nb或Mo，工作温度800 一1100K;分别与所述热离子射电极和所述热离子集电极相连接的绝缘材料层的材CERMET;
一位于所述热离子发电模块66的热离子射电极上方的用于将太阳光聚焦的太 阳光聚光器4;该太阳光聚光器4可以采用任何一种有效的太阳光聚光装置，如传 统的太阳灶，采用不锈钢、铝、铜、玻璃、有机聚合物材质或引入可变焦液体材 料形成液体透镜后制做的聚光装置(成本较低)；
一与所述热离子发电模块低温端表面相接触的液体金属散热器99;
所述液体金属散热装置99包括
一直接与热离子发电模块66低温端表面相接触的导热平片1; 一安装在一电磁泵基底13内的槽道内的电磁泵；和 一肋片式散热器2;
所述电磁泵由平放在所述电磁泵基底13上下表面上的一对永磁片10和安装
在所述电磁泵基底内的槽道相对的两壁上的一对电极片11组成，该对电极片11
所在平面与所述该对永磁片IO平面垂直；该对电极片11的电极引线由所述槽道 相对的两壁上的小孔中引出，并与一光电池电6连接；
所述肋片式散热器2为一散热底座内设有空心流道的带有散热肋片5的散热器；
所述导热平片l内的空心流道通过第一连通管道3与所述电磁泵基底内的槽道 相连通；所述电磁泵基底内的槽道的另一端通过第二连通管道33与所述肋片式散 热器的散热基底内的空心流道相连通；所述相连通的导热平片l内的空心流道，电 磁泵基底13内的槽道以及肋片式散热器的散热基底内的空心流道内装有流动的液 体金属8。
所述肋片式散热器2的肋片上方、下方或上下方设置有风扇7，所述风扇7为 1-10枚。
所述光电池6为1到10个，其中一部分光电池的输出端与所述风扇的输入端 相连。
所述太阳光聚光器4为采用不锈钢、铝、铜、玻璃、有机聚合物材质或引入 可变焦液体材料形成液体透镜后制做的聚光装置。
所述的电极片ll为铜质、石墨或不锈钢电极片，所述永磁体片10为0. 01~3 特斯拉磁强的永磁体片。
所述光电池6厚度为10nm到10cm范围，长度及宽度在lcm到lm之间。
10所述的液体金属8为镓、钠、钾、水银或含0 100wtn/。的镓铟、钠钾的金属 流体。
所述的液体金属散热器99的散热基底为塑料、有机玻璃或聚合物材质的基底， 所述散热基底内的槽道横截面形状为矩形、正方形或三角形，其长度在1毫米到
100厘米之间。
所述的液体金属散热器99的散热基底为塑料、有机玻璃或聚合物材质的基底， 所述散热基底内的槽道横截面形状为圆形；其外径在10纳米到10厘米之间，长 度在I毫米到IOO厘米之间。
本实用新型为一种结合了太阳能聚焦加热及引入超强液体金属冷却的热离子 发电装置，其中，热离子发电方法的基本原理已提出多年，相应热离子发电模块 可从市场购买基本元件和材料后，按既定程序加工，该热离子发电模块66的发电 膜层中，包括了密闭的空间，里面可以抽成真空，也可以充入Cs气体。热离子发 电模块66的热离子射电极接收通过太阳光聚焦器4产生的热量，达到较高的工作 温度以后，发射出电子，并流向温度较低的集电极，余热则由集电极端排出后由 的液体金属散热器99带走。负载直接连接热离子发电模块66的集电极和射电极， 便可形成电流供负载持续不断地工作。热离子发电模块66的发电膜层可采用的材 料可以是射电极W、 Re或Mo，工作温度1600—2000K;集电极Nb或Mo，工作温 度800 — 1100K;绝缘材料A1203， A1203/Nb或CERMET;电极充气Cs，真空度在1 丁orr。
用于将太阳光聚焦的太阳光聚光器4，可以采用任何一种有效的聚光方法，如 传统的太阳灶，也可采用有机材料制成，甚至采用可变焦的液体透镜制作，以降 低成本。太阳光聚光器4厚度可在10nm-100cm，宽度和长度可在lnm到100cm; 材料可由玻璃或一些有机聚合物材料做成，也可以采用液体透镜实现。为满足尽 可能多吸收、少反射阳光的要求，太阳光聚光器4的表面形状和结构可采用多样 化设计，甚至是柔性或折叠结构。
与待冷却的热离子发电模块66低温端表面相接触的高导热平片1内的液体金 属8将热离子发电模块低温端表面产生的热量带到散热器2，之后再从其表面的肋 片5上通过自然对流和辐射换热方式散走。散热器包括用于连通高导热平片1及散热器2的连接管路3;由非导体材料如塑料或有机玻璃、聚合物等作成的流道基底13，其流道的内外径可在IO纳米到100毫米，长度可在1毫米到100厘米；电磁泵由一对永磁体10和一对电极11组成，该对永磁片10设置在电磁泵基底13上下表面上，该对电极片11相向设置在电磁泵基底13内槽道14的两侧壁面上，其平面方向与一对永磁片IO平面的设置方向垂直；电磁泵电极ll的输入端引线12与光电池6的电流输出导线相连；光电池6的数目可采用1到10个，其中部分的输出端可连接到风扇7的电流接口输入端以驱动风扇转动。该类散热器的特点在于，用于促使液体金属8流动的电磁泵采用电磁驱动，且电磁泵的电能来自光电池6。散热片表面的肋片5形式可多样化，肋片上端设置风扇7以强化空气对流；散热器2由高导热金属如铝、铜、金或银等材料做成，其间的第一连接管道3和第二连接管道33可由上述金属或塑料等做成；液体金属8被封装在由导热片1、散热器2及连接管道构成的循环通路内，由此可实现稳定而可靠的运行。当然，本实用新型中驱动电磁泵的光电池6也可用半导体温差发电器替代实现，此时，受太阳能照射，半导体温差发电器两端也会出现温度梯度，从而输出足以驱动液体金属流动的电能。
制作电磁泵时，可在有机玻璃基底上预先制作出槽道(其横截面形状为矩形、正方形、三角形或圆形；外径可在10纳米到10厘米，长度可在1毫米到100厘米，并在其相对的两壁上固定一对电极片ll，之后在槽道14两侧的壁面上钻出半径在0. 01min lmm的小孔，将一对金属铜电极11的引线12沿此两孔分别穿入槽道14，之后密封该两侧小孔；再从市场上购置一对磁场强度在0.01 2特斯拉范围的永磁片10，其厚度约0. l~5mm，半径在0. l-5cm之间，将其沿垂直于电极片11的方向布置在基底13的上下表面(见图2);于是，当电极11接通光电池6时，其与永磁体10的联合作用就会推动槽道14内的液体金属8流动，从而实现热量输运的功能；对于多个流道如图2所示的两股往返流道情况，各流道内电极的正负极布置方向应相反，以便在通电时电磁驱动的力量是加和关系，而不是相互抵消；这样的设置相当于在整个流道上的多对电极相当于增加了多个分布式驱动泵，因而流体驱动力更强。本装置中所设计的流道可通过机加工或其他成熟技术作出，之后与连通管道连接，但在一端留有开口，以便将熔化后的低熔点金属或其合金(呈液体状态)沿此开口注入管道和循环通路中，待整个流道内充好液体金属8后，将上述开口予以封装，即形成内部循环通道为密闭的高效散热机构，将其贴附于待散热的热离子发电模块低温端，即可实现热量的高效传输。根据需要，连通管道可由金属或塑料等制成，其长短可根据需要加以调整，整个散热结构的尺寸可根据需要制作。本散热器中采用的流动工质即液体金属8除采用最常见的镓外，也可采用其合金如比例在0~100%范围的铟化镓、钠钾，甚至是水银等。
本装置中，在流动管道内设置有电磁泵，其能量来源于光电池6，当电磁泵工作时，可在流道内造成一定驱动力，于是，在其作用下，循环通道内的液体金属8即由导热片1流动到散热器2，并在那里将热量排放出去。液体金属8放出热量后，再通过电磁泵的驱动回流到导热片1，继续完成新的热量输运。
本实用新型中对于毫、微米级的管道内微孔或槽可通过现有技术加工出。目前的进展已使得加工由多个水力学直径在10nm到10Mm3之间的微管道成为可能。这些槽道可制作在硅、金属或其它合适材料的薄片上。这些技术保证了本散热装置的加工。比如，制作散热器的流道时，若所要求的管道尺寸较小(如在数十微米量级)，则需采用一些微/纳米加工技术如LIGA技术、激光打孔等在散热器基底1， 2(可为金属如铝或半导体硅等)上按一定管道方式加工出一系列微型槽或孔道。若管道尺寸很大(如毫米到厘米量级)，则采用常规方法如机加工或电加工即可作出。整个制造工艺并不复杂。
为达到较好的散热效果， 一般用作本实用新型的液体金属8或其合金应满足如下要求无毒，对所接触材料不起腐蚀及化学作用，在高温下不发生化学反应；便于获取；具有一定的热稳定性；比热、热导率和热扩散率要高，因而在传递一
定的热量时，可使流量小，传热迅速。工质应与结构材料相容，所选工质应不能造成对散热器系统部件产生腐蚀和锈化等影响使用寿命的不利因素，此外，工质还应具有较大的熔化潜热和较小的粘性系数。
本实用新型具有很多优点，首先，首次结合了太阳能聚焦加热及引入超强的液体金属冷却，从而将热离子发电器高温端提升到了其最佳工作高温，并在高、低温两端保持了合适的温差，由此实现了高效率的电能输出；该方案一改传统热离子发电技术中热源主要来自燃烧，而低温端很难被冷却到工作温度的不利，且所提供的发电部件所有能源全部来自太阳能，因而整套结构是一种自维持、自适应型高效发电装置。这种集成方式，使得热离子太阳能发电成为比较现实的技术。
13整个散热器内液体金属的循环过程是封闭的，不会对环境造成影响，因而具有明显的环保性。这种装置在节能、发展清洁能源乃至建立分布式发电等方面有重要意义。且效率超越当前任何一种太阳能光电发电、太阳能热发电方式，可实现在当前效率最高的太阳能发电。
本实用新型提供的发电装置内，运行中除液体金属及风扇外，无任何其他运动部件，因而较之现有的风能发电、太阳热能发电，整套装置的结构更简单，可靠性更高，维护方便，且噪音较低。
本实用新型的热离子发电器可方便地实现高效的太阳能发电。以实施例1为例，使用本实用新型专利的方式如下使用时，若阳光充足，只需将该发电模块置于光照度较好的地方，即可实现电力输出，从而满足各方面的电力需求。在无光照的情况下，也可通过在热离子发电模块中心设置燃料如各种常规燃料(石油、天然气、生物质等)、甚至是车辆余热等提供热源，即可连续地提供电能输出。一般有阳光的情况下，根据用户使用当地的太阳能特点，调整好太阳能光电池及阳光聚焦器的相对位置；于是，随着太阳能的作用，热离子发电模块的热端温度开始上升，同时冷端温度也随之升高；与此同时，光电池6开始输出电能，当其输出足够大的电流，该电流输送到电磁泵电极11上，即可驱动流道内的液体金属8流动，由此，基于液体金属8的流动，即可将热离子发电器冷端产生的热量由导热片1基底传输到散热器2并排走，从而使热离子发电器两端维持在一个合适的工作温度水平和温差，于是整套装置即可持续稳定地输出电能。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1. 一种液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，包括一热离子发电模块；一与所述热离子发电模块低温端表面相接触的液体金属散热器；所述液体金属散热器包括一直接与热离子发电模块低温端表面相接触的导热平片；一安装在一电磁泵基底内槽道内的电磁泵；和一肋片式散热器；其特征在于，还包括一位于所述热离子发电模块的热离子射电极上方的用于将太阳光聚焦的太阳光聚光器；所述电磁泵由平放在所述电磁泵基底上下表面上的一对永磁片和安装在所述电磁泵基底内的槽道相对的两壁上的一对电极片组成，该对电极片所在平面与所述该对永磁片平面垂直；该对电极片的电极引线由所述槽道相对的两壁上的小孔中引出，并与一光电池电连接；所述肋片式散热器为一散热底座内设有空心流道的带有散热肋片的散热器；所述导热平片内的空心流道通过第一连通管道与所述电磁泵基底内的槽道相连通；所述电磁泵基底内的槽道的另一端通过第二连通管道与所述肋片式散热器的散热基底内的空心流道相连通；所述相连通的导热平片内的空心流道，电磁泵基底内的槽道以及肋片式散热器的散热基底内的空心流道内装有流动的液体金属。
2. 按权利要求l所述的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，其特 征在于，所述肋片式散热器的肋片上方、下方或上下方设置有风扇，所述风扇为 1-10枚。
3. 按权利要求2所述的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，其特 征在于，所述光电池为1到10个，其中一部分光电池的输出端与所述风扇的输入 端相连。
4. 按权利要求l所述的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，其特 征在于，所述太阳光聚光器为采用不锈钢、铝、铜、玻璃、有机聚合物材质或引 入可变焦液体材料形成液体透镜后制做的聚光装置。
5. 按权利要求l所述的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，其特 征在于，所述的电极片为铜质、石墨或不锈钢电极片，所述永磁体片为0. 01~3特 斯拉磁强的永磁体片。
6. 按权利要求1或3所述的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置， 其特征在于，所述光电池厚度为lOrnn到10cm范围，长度及宽度在lcm到lm之间。
7. 按权利要求l所述的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，其特 征在于，所述的液体金属散热器的散热基底为塑料、有机玻璃或聚合物材质的基 底，所述散热基底内的槽道横截面形状为矩形、正方形或三角形，其长度在1毫 米到IOO厘米之间。
8. 按权利要求l所述的液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，其特 征在于，所述的液体金属散热器的散热基底为塑料、有机玻璃或聚合物材质的基 底，所述散热基底内的槽道横截面形状为圆形；其外径在10纳米到10厘米之间， 长度在1毫米到100厘米之间。
专利摘要一种液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置包括热离子发电模块、位于模块射电极上方的太阳光聚光器及液体金属散热器；液体金属散热器包括直接与发电模块低温端接触的导热平片；安装在一电磁泵基底内槽道内的电磁泵；电磁泵由平放在电磁泵基底上下表面上的一对永磁片和安装在电磁泵基底内的槽道相对的两壁上的一对电极片组成，该对电极片平面与所述该对永磁片平面垂直；电极片引线与光电池电连接，相连通的导热平片内的空心流道，电磁泵基底内的槽道以及肋片式散热器的散热基底内的空心流道内装有流动的液体金属；本发电装置为无运动部件的自维持、自适应型高效太阳能发电装置，结构简单，可靠性高，维护方便，且噪音较低，节能并清洁。
文档编号H02N10/00GK201270483SQ200820109669
公开日2009年7月8日 申请日期2008年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者静 刘 申请人:中国科学院理化技术研究所