热涂层真空射电的热电直转发电装置及其发电方法与流程

本发明涉及热静电发电技术，具体涉及热涂层真空射电的热电直转发电装置及其发电方法。

背景技术：

目前热能源转化为电能的主要方法还是对中间液体介质加热达到汽化条件，再利用蒸汽膨胀力推动汽轮机旋转，带动转子旋转发电。此方法投资大，厂房场地大，运动设备多，安全问题多，而且热电转化效率难以超过40%。

近几十年来科研人员开始大量研究热电材料直转技术，无动设备、无噪音、占地少、运行简单等。

但由于热电材料发电技术存在一个难以克服的相互矛盾的要求：即材料同时具备高导电性及低导热性。使得各种先进的热电材料zt优值仅达到1至2，个别的量子点技术能达到3至3.5。远达不到工业化要求的5.0～10.0。所以，在继续深入研究热电材料技术的同时，还应另辟蹊径，寻找或创造出导电不导热的结构性功能装置，以提高热电直转效率。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供热涂层真空射电的热电直转发电装置，这种热涂层真空射电的热电直转发电装置用于解决目前热电材料发电技术热电直转效率低的问题；本发明的另一个目的是提供这种热涂层真空射电的热电直转发电装置的发电方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种热涂层真空射电的热电直转发电装置包括真空腔、换热器、射电发生器、外伸电极、外输电路，真空腔由防辐射挡板密封连接构成，真空腔一端为高温辐射端，高温辐射端的防辐射挡板内表面覆盖热辐射涂层，高温辐射端的防辐射挡板外侧连接换热器；真空腔另一端为低温端，低温端的防辐射挡板内表面覆盖射电发生器，射电发生器连接外伸电极，外伸电极连接外输电路；真空腔围绕在高温辐射端和低温端的防辐射挡板外均设置保温层。

上述方案中射电发生器为射电板。

上述方案中换热器为高面容比的导热片。

上述热涂层真空射电的热电直转发电装置的发电方法：

高温热源的热能通过高面容比的导热片把热量传到热辐射涂层上，热辐射涂层在高温时释放出热辐射波；因真空中不导热但传递射线波，射线波在四周受到防辐射挡板限制时，射线波通过真空到达对面的射电板；射电板上的p—n结把所接收的射线波能量以量子化条件行为转化电子能级跃迁，形成电动势，

跃迁电子在电动势驱动下通过所连接的外伸电极向外输送电能。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用绝热真空射线波结构方式，解决了热电材料中难以大幅度提高zt优值的矛盾要求（既要高导电又要低导热），真空是绝热但导电波。

2、本发明把以往微观热电组（份）构（造）材料的研究发展为宏观大尺度热电组（件）构（造）的宏（观）材料的研究方向。“热辐射涂层＋真空空间＋射电板”的三组件构造可以认为是创造了热电宏（观）材料。“热电宏（结构）材料”相对于“热电微（结构）材料”的创新也有利于其他行业“宏材料”概念及技术的发展。

3、本发明把热涂层辐射技术应用到热电转换工艺中，把射电（光电）材料技术应用到热电结构发电工艺中。

4、本发明是一种无运动部件、无噪音、占地少的热电直转新方式。

附图说明

图1为本发明热涂层真空射电的热电直转发电装置图；

图2是本发明流程图。

图中：1真空腔；2换热器；3防辐射挡板；4热辐射涂层；5射电发生器；6外伸电极；7保温层；8高温热源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

结合图1、图2所示，这种热涂层真空射电的热电直转发电装置包括真空腔1、换热器2、射电发生器5、外伸电极6、外输电路，真空腔1由防辐射挡板3密封连接构成，真空腔1一端为高温辐射端，高温辐射端的防辐射挡板3内表面覆盖热辐射涂层4，高温辐射端的防辐射挡板3外侧连接换热器2；真空腔1另一端为低温端，低温端的防辐射挡板3内表面覆盖射电发生器5，射电发生器5连接外伸电极6，外伸电极6连接外输电路；真空腔1围绕在高温辐射端和低温端的防辐射挡板3外均设置保温层7。

本实施方式中射电发生器为射电板；换热器为高面容比的导热片。

上述热涂层真空射电的热电直转发电装置的发电方法：

高温热源8的热能通过高面容比的导热片把热量传到热辐射涂层上，热辐射涂层在高温时释放出热辐射波；因真空中不导热但传递射线波，射线波在四周受到防辐射挡板3限制时，射线波通过真空到达对面的射电板；射电板上的p—n结把所接收的射线波能量以量子化条件行为转化电子能级跃迁，形成电动势，跃迁电子在电动势驱动下通过所连接的外伸电极向外输送电能。

在真空环境中，由于没有物质颗粒，无热振动条件，所以真空是绝热的不导热空间。但在真空环境中，光波、辐射射线、电子束、电磁波等均能很好地传播传递。而且真空中也可以传播一种特殊电流，即运流电流。

由此看出，“真空放电”结构与技术可以解决提高热电zt优值的矛盾要求，即“导电不导热”或“高导电低导热”。

本发明热电转换原理：

1.在真空区高温辐射端的壁面上涂装热辐射涂层。

2.在真空区低温端安装射电发生器5。

3.高温热源8给热辐射涂层4加热，热辐射涂层4将产生辐射射线波形式的能量。

4.虽然热量不能在真空中传递但辐射射线波可以穿过真空段到达低温端的射电发生器5。

5.低温端的射电发生器5可把接收到的射线波能量转化为激发电子态的电子跃迁能量，从而形成电动势电流。

从上述步骤1～5看出，真空放电结构可以把真空高温端的热能转化为低温端一侧的电动势能。

技术特征：

1.一种热涂层真空射电的热电直转发电装置，其特征在于：这种热涂层真空射电的热电直转发电装置包括真空腔（1）、换热器（2）、射电发生器（5）、外伸电极（6）、外输电路，真空腔（1）由防辐射挡板（3）密封连接构成，真空腔（1）一端为高温辐射端，高温辐射端的防辐射挡板（3）内表面覆盖热辐射涂层（4），高温辐射端的防辐射挡板（3）外侧连接换热器（2）；真空腔（1）另一端为低温端，低温端的防辐射挡板（3）内表面覆盖射电发生器（5），射电发生器（5）连接外伸电极（6），外伸电极（6）连接外输电路；真空腔（1）围绕在高温辐射端和低温端的防辐射挡板（3）外均设置保温层（7）。

2.根据权利要求1所述的热涂层真空射电的热电直转发电装置，其特征在于：所述的射电发生器为射电板。

3.根据权利要求1所述的热涂层真空射电的热电直转发电装置，其特征在于：所述的换热器（2）为高面容比的导热片。

4.一种权利要求3所述的热涂层真空射电的热电直转发电装置的发电方法，其特征在于：高温热源（8）的热能通过高面容比的导热片把热量传到热辐射涂层上，热辐射涂层在高温时释放出热辐射波；因真空中不导热但传递射线波，射线波在四周受到防辐射挡板限制时，射线波通过真空到达对面的射电板；射电板上的p—n结把所接收的射线波能量以量子化条件行为转化电子能级跃迁，形成电动势，跃迁电子在电动势驱动下通过所连接的外伸电极（6）向外输送电能。

技术总结
本发明涉及的是热涂层真空射电的热电直转发电装置及其发电方法，其中热涂层真空射电的热电直转发电装置包括真空腔、换热器、射电发生器、外伸电极、外输电路，真空腔由防辐射挡板密封连接构成，真空腔一端为高温辐射端，高温辐射端的防辐射挡板内表面覆盖热辐射涂层，高温辐射端的防辐射挡板外侧连接换热器；真空腔另一端为低温端，低温端的防辐射挡板内表面覆盖射电发生器，射电发生器连接外伸电极，外伸电极连接外输电路；真空腔围绕在高温辐射端和低温端的防辐射挡板外均设置保温层。本发明利用绝热真空射线波结构方式，解决了热电材料中难以大幅度提高ZT优值的矛盾要求。

技术研发人员：李福军;夏惠芬
受保护的技术使用者：李福军
技术研发日：2020.10.30
技术公布日：2020.12.29