專利名稱：安裝有熱能發(fā)電裝置的汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝了或具有熱能發(fā)電裝置的汽車。
背景技術(shù)：
從多年前起即開始生產(chǎn)考慮到環(huán)境的汽車，作為此類汽車，例如把汽車的電氣系統(tǒng)動(dòng)作作為電力，為了補(bǔ)充汽車引擎的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的發(fā)電量，作為發(fā)電裝置安裝太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電來(lái)提供電力的太陽(yáng)能電池的汽車早已為人所知，(可參照特許文獻(xiàn)特開2000-253504號(hào)公報(bào))。
然而，在上述特許文獻(xiàn)的情況下，由于太陽(yáng)能電池的發(fā)電量依賴太陽(yáng)(陽(yáng)光)，因日照時(shí)間及氣候等原因而有很大不同，因而存在難以提供穩(wěn)定電力的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是提供一種配置了既考慮到環(huán)境又可提供穩(wěn)定電力的發(fā)電裝置的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車。
為了解決上述課題，安裝本發(fā)明的第1種實(shí)施方式的熱能發(fā)電裝置的汽車，其特征在于具有通過(guò)加熱釋放出電子的電子釋放部件(2)、通過(guò)在與上述電子釋放部件之間施加電場(chǎng)使上述電子釋放部件釋放出的電子加速的電子加速部件(4)、收集由上述電子釋放部件釋放并經(jīng)上述電子加速部件加速的電子的電子收集部件(3)、使上述電子收集部件與上述電子加速部件之間電氣絕緣的絕緣部件(41)；通過(guò)將上述電子收集部件作為負(fù)極，將上述電子釋放部件作為正極，使電子在上述電子收集部件中移動(dòng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電的熱能發(fā)電裝置(100)的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車(200、300)；將在該熱能發(fā)電裝置汽車引擎(50)產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到的位置上配置的上述熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能，至少作為用來(lái)驅(qū)動(dòng)上述引擎的驅(qū)動(dòng)能的一部分使用。
若采用安裝了本發(fā)明的第1種實(shí)施方式的熱能發(fā)電裝置的汽車，由于在熱能發(fā)電裝置之中，通過(guò)加熱從電子釋放部件中釋放出的電子經(jīng)電子加速部件加速后被電子收集部件所收集，因而可在電子收集部件中使過(guò)剩的電子移動(dòng)到電子不足的電子釋放部件時(shí)產(chǎn)生電力。也就是說(shuō)安裝熱能發(fā)電裝置的汽車配置了可將熱能轉(zhuǎn)換為電能來(lái)進(jìn)行發(fā)電的熱能發(fā)電裝置。
而且由于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車作為內(nèi)燃機(jī)配置的引擎因驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生熱能，因而在引擎周圍及排出引擎中的氣體的排氣系統(tǒng)周圍等處溫度很高。
所以在安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，通過(guò)將熱能發(fā)電裝置配置在引擎周圍及排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的余熱可傳導(dǎo)到的位置上即可給熱能發(fā)電裝置加熱，該熱能發(fā)電裝置即可進(jìn)行發(fā)電。而且將該熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力提供給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車即可將該電力的電能至少作為驅(qū)動(dòng)引擎的驅(qū)動(dòng)能的一部分使用。如上所述，由于是通過(guò)將熱能轉(zhuǎn)換為電能來(lái)發(fā)電的，因而是一種環(huán)保裝置的同時(shí)，由于將熱能發(fā)電裝置配置在經(jīng)常處于高溫的位置上，因而可提供穩(wěn)定的電力。
此外，本發(fā)明的第2種實(shí)施方式的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車，是一種安裝熱能發(fā)電裝置的汽車(200、300)，其特征在于配置了具有通過(guò)加熱釋放出電子(e)的電子釋放部件(2)、通過(guò)在與上述電子釋放部件之間施加電場(chǎng)使上述電子釋放部件釋放出的電子加速的電子加速部件(4)、收集由上述電子釋放部件釋放并經(jīng)上述電子加速部件加速的電子的電子收集部件(3)、使上述電子收集部件與上述電子加速部件之間電氣絕緣的絕緣部件(41)；通過(guò)將上述電子收集部件作為負(fù)極，將上述電子釋放部件作為正極，使電子從上述電子收集部件移動(dòng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電的熱能發(fā)電裝置(100)；將在該熱能發(fā)電裝置汽車的引擎(50)產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到的位置上配置的上述熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能，至少作為使安裝該熱能發(fā)電裝置的汽車的電氣系統(tǒng)動(dòng)作的電能中的一部分使用。
若采用安裝了本發(fā)明的第2種實(shí)施方式的熱能發(fā)電裝置的汽車，由于在熱能發(fā)電裝置之中，通過(guò)加熱從電子釋放部件中釋放出的電子經(jīng)電子加速部件加速后被電子收集部件收集，因而在該電子收集部件中可通過(guò)使過(guò)剩的電子朝電子不足的電子釋放部件移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電力。也就是說(shuō)，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車配置了可將熱能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行發(fā)電的熱能發(fā)電裝置。
而且由于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車作為內(nèi)燃機(jī)配置的引擎因驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生余熱，因而在引擎周圍及排出引擎中的氣體的排氣系統(tǒng)周圍等處溫度很高。
所以在安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，通過(guò)將熱能發(fā)電裝置配置于引擎周圍及排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到的位置上即可給熱能發(fā)電裝置加熱，該熱能發(fā)電裝置即可進(jìn)行發(fā)電，而且該熱能發(fā)電裝置將產(chǎn)生的電力提供給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車，該安裝熱能發(fā)電裝置的汽車即可將該電力的電能的至少作為用來(lái)使電氣系統(tǒng)動(dòng)作的電能的一部分。如上所述，由于是通過(guò)將熱能轉(zhuǎn)換為電能來(lái)發(fā)電的，因而是一種環(huán)保裝置，同時(shí)由于將熱能發(fā)電裝置配置在經(jīng)常處于高溫的位置上，因而可提供穩(wěn)定的電力。
此外，在配置了本發(fā)明的熱能發(fā)電裝置的汽車之中，上述熱能發(fā)電裝置最好以與上述引擎抵接的狀態(tài)進(jìn)行配置，通過(guò)將熱能發(fā)電裝置以與安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中溫度最高的引擎抵接的狀態(tài)進(jìn)行配置，可更加有效地進(jìn)行發(fā)電。
此外，在配置了本發(fā)明的熱能發(fā)電裝置的汽車之中，上述引擎最好是轉(zhuǎn)缸式引擎。如果安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的引擎是轉(zhuǎn)缸式引擎，由于該引擎產(chǎn)生的熱能溫度更高的同時(shí)，引擎驅(qū)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)小，因而可更加有效地進(jìn)行發(fā)電。
此外，在配置了本發(fā)明的熱能發(fā)電裝置的汽車之中，上述引擎也可以是以氫氣為燃料使之燃燒輸出動(dòng)力的氫氣引擎的同時(shí)，配置了電解水的電解裝置(60)，通過(guò)將上述熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力提供給上述電解裝置，將產(chǎn)生的氫氣和氧氣提供給上述氫氣引擎。如果安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的引擎是以氫為燃料通過(guò)使之燃燒產(chǎn)生動(dòng)力氫氣引擎，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車配置了電解水的電解裝置，則可通過(guò)將熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力提供給電解裝置，將產(chǎn)生的氫和氧提供給氫氣引擎。所以，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車，可使用熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力將電解裝置通過(guò)電解水得到的氫和氧作為引擎的燃料使用，高效進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。
此外，在安裝了本發(fā)明的熱能發(fā)電裝置的汽車之中，上述電子釋放部件最好是在導(dǎo)電性基板(21)上大體垂直地插植了多個(gè)碳納米管(22)的電極(20)。當(dāng)安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的熱能發(fā)電裝置作為電子釋放部件采用了在導(dǎo)電性基板上大體垂直地插植了多個(gè)碳米管構(gòu)成的電極的情況下，由于在導(dǎo)電性基板上插植的多個(gè)碳納米管以很好的方向性排列，因而可在幾乎所有的碳納米管的長(zhǎng)度方向上施加電場(chǎng)，電場(chǎng)集中于碳納米管的端部，電子亦局部性集中于此處。由于這樣可減少阻值，電流容易流動(dòng)，可從碳納米管的端部高效釋放電子，因而可提高電子的釋放效率，使能量轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高。


圖1是表示安裝了本發(fā)明涉及的熱能發(fā)電裝置的汽車引擎周邊狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的安裝熱能發(fā)電裝置汽車引擎周邊狀態(tài)的框圖。
圖3是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的熱能發(fā)電裝置簡(jiǎn)要構(gòu)成的縱剖視圖。
圖4是表示作為電子釋放部件的電極的說(shuō)明圖，圖4(a)表示一側(cè)的面上配置了碳納米管的電極，圖4(b)表示碳納米管以貫穿方式配置于兩側(cè)的面上的電極。
圖5是關(guān)于利用圖4(b)的碳納米管含有部件的說(shuō)明圖。
圖6是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎周邊狀態(tài)的框圖。
圖7是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的熱能發(fā)電裝置的簡(jiǎn)要構(gòu)成的縱剖視圖。
圖8是表示將本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的熱能發(fā)電裝置和電解裝置作為將熱能發(fā)電裝置和電解裝置組合而成的氫氣生成裝置加以說(shuō)明的第1變形例的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第2變形例的剖視圖。
圖10是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第3變形例的剖視圖。
圖11是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第4變形例的剖視圖。
圖12是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第5變形例的剖視圖。
圖13是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第6變形例的剖視圖。
圖14是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第7變形例的剖視圖。
圖15是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第8變形例的剖視圖。
圖16是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第9變形例的剖視圖。
圖17是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第10變形例的剖視圖。
圖18是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第11變形例的剖視圖。
圖19是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第12變形例的剖視圖。
圖20是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第13變形例的剖視圖。
圖21是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第14變形例的剖視圖。
圖22是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第15變形例的剖視圖。
圖23是表示交流電源的電壓周期及與該電壓周期對(duì)應(yīng)的發(fā)電電流的說(shuō)明圖。
圖24是氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第15變形例中的熱能發(fā)電現(xiàn)象的說(shuō)明圖。
圖25是氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第15變形例中的熱能發(fā)電現(xiàn)象的說(shuō)明圖。
圖26是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第16變形例的剖視圖。
圖27是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中配置的氫氣生成裝置(熱能發(fā)電裝置和電解裝置)的第17變形例的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)圖1至圖27說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
(第1實(shí)施方式)圖1是表示本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中的作為內(nèi)燃機(jī)的引擎周邊狀態(tài)的說(shuō)明圖，圖2是表示該引擎周邊狀態(tài)的框圖。
正如圖1、圖2所示，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200配置有給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200未圖示的車輪驅(qū)動(dòng)部提供動(dòng)力的引擎50、設(shè)置在引擎50外壁上的熱能發(fā)電裝置100、利作熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生的電力進(jìn)行電解水的電解裝置60、儲(chǔ)存使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200未圖示的電氣系統(tǒng)動(dòng)作的電力的蓄電池5、儲(chǔ)存使之在引擎50中燃燒的燃料的氫氣的氫氣儲(chǔ)存器70、儲(chǔ)存使氫氣燃燒的氧氣的氧氣儲(chǔ)存器80，精制引擎內(nèi)產(chǎn)生的水的油水分離裝置90等。
引擎50是轉(zhuǎn)缸式引擎，尤其指使氫氣燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的氫氣引擎。
引擎50的火花塞51給從氫氣儲(chǔ)存部70和氧氣儲(chǔ)存部80中分別提供并填充到引擎內(nèi)部的氫氣和氧氣點(diǎn)火，通過(guò)燃燒氫氣進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)力?；鸹ㄈ?1利用蓄電池5提供的電力進(jìn)行點(diǎn)火。
引擎50產(chǎn)生的動(dòng)力被傳遞給未圖示的車輪驅(qū)動(dòng)部和馬達(dá)55。未圖示的車輪驅(qū)動(dòng)部通過(guò)驅(qū)動(dòng)未圖示的車軸及車輪使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200行駛。
馬達(dá)55配置在未圖示的發(fā)電機(jī)之中，馬達(dá)55通過(guò)基于引擎50的動(dòng)力旋轉(zhuǎn)來(lái)發(fā)電，產(chǎn)生的電力儲(chǔ)存(充電)于蓄電池5之中。
此外，氫氣在引擎50內(nèi)燃燒時(shí)，產(chǎn)生水(H2O)。
()該產(chǎn)生的水被送往后述的油水分離裝置90之中。而水在分離出混合在水中的引擎油等精制之后被送往后述的電解裝置60的反應(yīng)容器61。
熱能發(fā)電裝置100是加熱溫度越高發(fā)電效率也越高的發(fā)電裝置，通過(guò)以與引擎50抵接的狀態(tài)配置，利用引擎50燃燒氫氣所產(chǎn)生的余熱進(jìn)行發(fā)電。
由于此處的引擎50是轉(zhuǎn)缸式引擎，因而一般說(shuō)來(lái)其產(chǎn)生的余熱更高。例如引擎50內(nèi)部可高達(dá)1000～3000℃，該引擎50的外部(外壁)能達(dá)到100～300℃。如上所述引擎50產(chǎn)生的余熱足可達(dá)到熱能發(fā)電裝置100進(jìn)行發(fā)電的溫度。
正如圖3所示，熱能發(fā)電裝置100配置了真空容器1、配置在該真空容器1內(nèi)，一經(jīng)加熱升溫即釋放出內(nèi)部的電子e的電子釋放部件2(電極20)、收集該電子釋放部件2釋放出的電子e的電子收集部件3。
此外，在電子收集部件3的與電子釋放部件2相反一側(cè)的面上隔一定距離配置了電子加速部件4，電子釋放部件2和電子加速部件4分別與作為電場(chǎng)發(fā)生電源的蓄電池5相連。
真空容器1具有帶內(nèi)部空間的外殼部件11、設(shè)置在該外殼部件11的一面上的熱傳導(dǎo)部件12，內(nèi)部空間保持真空狀態(tài)。外殼部件11由隔熱性及絕緣性材料構(gòu)成，熱傳導(dǎo)部件12由導(dǎo)熱率高的物質(zhì)構(gòu)成。
熱能發(fā)電裝置100使該熱傳導(dǎo)部件12抵接引擎50的外壁來(lái)進(jìn)行安裝。
電子釋放部件2是在電場(chǎng)中釋放電子e的部件。作為電子釋放部件2，具體而言使用圖4(a)中所示的，在導(dǎo)電性基板21上大體垂直地插植多個(gè)碳納米管22....的電極20。
此種釋放電子的現(xiàn)象是通常稱之為電場(chǎng)放電的現(xiàn)象，一在固體表面施加強(qiáng)烈的電場(chǎng)，將電子封閉在固體內(nèi)的表面的勢(shì)壘就會(huì)變低變薄，電子利用隧道效應(yīng)釋放到真空中的現(xiàn)象。尤其是若將曲率半徑小的物質(zhì)置于電場(chǎng)之中，電荷即集中于曲率半徑小的尖端區(qū)域，很容易釋放出電子。這是一種稱之為電荷的尖端集中現(xiàn)象的放電工學(xué)中人所共知的現(xiàn)象。尤其是具有金剛石結(jié)構(gòu)(diamond structure)的物質(zhì)，具有負(fù)電子的親和力，具有傳導(dǎo)電子易釋放的特征。
在具有上述金剛石結(jié)構(gòu)的物質(zhì)之中，可列舉的例子有像碳納米管22那樣，主要由碳原子構(gòu)成的材料。由于該碳納米管22是直徑很小的細(xì)長(zhǎng)物質(zhì)，因而利用電荷的尖端集中現(xiàn)象，碳納米管22內(nèi)的電子因庫(kù)侖力集中于最靠近正電位的區(qū)域。當(dāng)此處施加于碳納米管22的電場(chǎng)大于電子釋放的閾值的情況下，集中于曲率半徑小的尖端部的電子中的一部分就會(huì)釋放到空間之中。此外，該碳納米管22是直徑只有幾個(gè)納米的極細(xì)的管狀物，即使是弱電場(chǎng)的情況下也會(huì)產(chǎn)生電子釋放。
尤其是由于隨著由引擎50產(chǎn)生的熱能引起的電子釋放部件2(電極20)的熱能上升，碳納米管22的電子的運(yùn)動(dòng)能量也隨之增加，因而帶有充足的運(yùn)動(dòng)能的電子e被釋放到真空容器1內(nèi)。
此外，作為電子釋放部件2，正如圖4(b)所示，也可使用在導(dǎo)電性基板21兩個(gè)側(cè)面上，多個(gè)碳納米管22...大體垂直外露的電極20a。該電極20a，是將多個(gè)碳納米管22...以很好的定向性貫穿導(dǎo)電性基板21進(jìn)行配置的。
碳納米管22的電子釋放量與碳納米管22的溫度成比例以指數(shù)函數(shù)方式增加。因此要想使碳納米管大量釋放電子，可如圖5所示，需通過(guò)使用熱源H使碳納米管22的溫度上升增加碳納米管22內(nèi)部的電子帶有的能量。由于熱能可在碳納米管22中以極高的速度傳導(dǎo)，與熱能從熱源H經(jīng)導(dǎo)電性基板21間接傳導(dǎo)給碳納米管22時(shí)相比，把熱能直接傳導(dǎo)給碳納米管22時(shí)更能提高電子的釋放效率。因此電子釋放部件2的最佳結(jié)構(gòu)如圖4(b)所示，是將碳納米管22以貫穿電極(導(dǎo)電性基板21)的方式外露于該電極的兩個(gè)側(cè)面的結(jié)構(gòu)。
正如圖5所示，當(dāng)利用熱源H直接加熱突出配置于導(dǎo)電基板21的兩個(gè)側(cè)面上的碳納米管22的一側(cè)端部，從配置電子收集部件3一側(cè)的面上外露配置的碳納米管22的另一側(cè)端部釋放電子e的情況下，可將熱能高效轉(zhuǎn)換為電子e的運(yùn)動(dòng)能。要想從碳納米管22的尖端部(另一側(cè)的端部)持續(xù)釋放出電子e，需通過(guò)基板21等將電子e提供給碳納米管22。所提供的電子e是從碳納米管22釋放出的電子e經(jīng)過(guò)電子收集部件3及負(fù)載阻抗等再次回到電子釋放部件2(導(dǎo)電性基板21)的。如能反復(fù)持續(xù)進(jìn)行圖5所示的電子釋放和電子提供，則電子e即成為循環(huán)方式而不會(huì)被消耗掉。該電子e在通過(guò)負(fù)載阻抗時(shí)，電子e的運(yùn)動(dòng)能作為熱能向外部釋放，但由于相當(dāng)于該釋放能量的熱能可由熱源H提供，因而能量守恒定律成立。
例如，作為熱源可有效利用由汽車的引擎產(chǎn)生的熱及在焚燒爐中燃燒垃圾等時(shí)產(chǎn)生的熱能等排熱的能量。此種有效利用排熱的能量的技術(shù)是長(zhǎng)期保護(hù)地球環(huán)境所需要的技術(shù)。
電子收集部件3是吸收并收集在真空容器1內(nèi)朝電子加速部件4飛翔的電子e的部件。電子收集部件3，由導(dǎo)電性物質(zhì)構(gòu)成，例如金、銀、鎳等電阻小的金屬最為適合。此外，電子收集部件3也可由導(dǎo)電性有機(jī)化合物構(gòu)成。通過(guò)用導(dǎo)電性有機(jī)化合物構(gòu)成，與金屬等相比，可望實(shí)現(xiàn)薄膜化，輕量化、良好的加工性以及高融點(diǎn)化等。
還有，電子收集部件3也可使用透明的導(dǎo)電物。通過(guò)使用透明或半透明的導(dǎo)電物可提供具有透明感的創(chuàng)意性好的熱能發(fā)電裝置。
電子加速部件4可由與電子收集部件3相同的導(dǎo)電物構(gòu)成。電子加速部件4可與真空容器1的外殼部件11整體性設(shè)置，該電子加速部件4的周圍用絕緣部件41覆蓋，與除蓄電池5之外的各個(gè)部分電氣性絕緣。因此，由于電子釋放部件2和電子加速部件4之間電氣性絕緣，因而在電子釋放部件2和電子加速部件4之間消耗的電量幾乎為零。
在此種熱能發(fā)電裝置100之中，由于電子收集部件3收集的電子e多于正常狀態(tài)的電子e，出現(xiàn)電子過(guò)剩狀態(tài)的同時(shí)，電子釋放部件2因釋放出電子e出現(xiàn)電子e不足的狀態(tài)的情況下，若將電子釋放部件2作為正極，將電子收集部件3作為負(fù)極在兩極之間連接作為負(fù)載的負(fù)載阻抗，收集到電子收集部件3之中，過(guò)剩的電子e經(jīng)由負(fù)載阻抗移動(dòng)，回歸電子e不足的電子釋放部件2。通過(guò)該電子e的循環(huán)現(xiàn)象即可獲得電能。
蓄電池5是用來(lái)儲(chǔ)存使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200的未圖示的電氣系統(tǒng)動(dòng)作的電力的直流電壓產(chǎn)生裝置。
蓄電池5具有正端子5a和負(fù)端子5b，正端子5a與熱能發(fā)電裝置100的電子加速部件4連接，而負(fù)端子5b則與電子釋放部件2連接。這樣即可產(chǎn)生電子加速部件4到電子釋放部件2的電力線(電場(chǎng))。
電解裝置60具有氫氣生成槽61a和氧氣生成槽61b，由內(nèi)部?jī)?chǔ)存水的反應(yīng)容器61、插入氫氣生成槽61a的陰極62、插入氧氣生成槽61b中的陽(yáng)極63等構(gòu)成。作為陰極62和陽(yáng)極63，可使用碳棒。
在反應(yīng)容器61之中，氫氣生成槽61a和氧氣生成槽61b之間。由隔板66間隔為上部彼此隔絕的同時(shí)，下部一側(cè)彼此連通。
也就是說(shuō)，儲(chǔ)存在反應(yīng)容器61中的水可在氫氣生成槽61a和氧氣生成槽61b之間往來(lái)，在氫氣生成槽61a和氧氣生成槽61b中生成的氫氣和氧氣分別積存于各槽的上部。
陰極62與熱能發(fā)電裝置100的電子收集部件3相連，陽(yáng)極63與熱能發(fā)電裝置100的電子釋放部件2相連。
也就是說(shuō)在熱能發(fā)電裝置100之中，一進(jìn)行發(fā)電，即收集電子e，由具有過(guò)剩電子e的電子收集部件3給陰極62提供電子e。而在陰極62的表面，產(chǎn)生式(1)中的反應(yīng)，生成氫氣(H2)。
·····(1)
此外，在陽(yáng)極63的表面之上，產(chǎn)生式(2)的反應(yīng)，產(chǎn)生氧氣(O2)。而電子e被送到電子釋放部件2。
而式(2)有時(shí)也可分別標(biāo)注為式(2′)、式(2″)。
·····(2)(······(2’))(··········(2”))如上所述，在電解裝置60之中，可進(jìn)行式(3)所示的水的電解。
·····(3)而在氫氣生成槽61a中生成的氫氣，以及在氧氣生成槽61b中生成的氧氣被分別送往氫氣儲(chǔ)存器70、以及氧氣儲(chǔ)存器80中儲(chǔ)存。
為了促進(jìn)水的電解，可在儲(chǔ)存在反應(yīng)容器61中的水中添加氫氧化納(NaOH)。
氫氣儲(chǔ)存器70以及氧氣儲(chǔ)存器80是分別用來(lái)儲(chǔ)存氫氣和氧氣的儲(chǔ)存器具，例如氫氣瓶及氧氣瓶、氫氣罐及氧氣罐。而氫氣儲(chǔ)存器70最好是由氫氣吸收合金構(gòu)成的儲(chǔ)存器。
油水分離裝置90是精制在引擎50內(nèi)產(chǎn)生并混合了引擎油的水，然后送往電解裝置60的反應(yīng)容器61中的裝置。
油水分離裝置90可配置在引擎50的排氣口側(cè)之類的地方，收集引擎50的排出氣體中所含的水分(水蒸氣)。通過(guò)去除漂浮在下層水的上面的引擎油等油分，將混合在水中的引擎油分離出去，精制出水。
下面就本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作加以說(shuō)明。
首先通過(guò)從氫氣儲(chǔ)存器70和氧氣儲(chǔ)存器80中分別將氫氣和氧氣提供并填充到引擎50內(nèi)部的同時(shí)，隨著蓄電池5提供的電力，火花塞51點(diǎn)火，使引擎50內(nèi)的氫氣燃燒，驅(qū)動(dòng)引擎50。
隨著引擎50的驅(qū)動(dòng)而輸出的動(dòng)力被傳送給未圖示的車輪驅(qū)動(dòng)部和馬達(dá)55。而未圖示的車輪驅(qū)動(dòng)部通過(guò)驅(qū)動(dòng)未圖示的車軸及車輪使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200行駛。此外，馬達(dá)55利用基于引擎50動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電，將產(chǎn)生的電力儲(chǔ)存到蓄電池5中。
在此處的熱能發(fā)電裝置100之中，電子釋放部件2上連接著蓄電池5的負(fù)端子5b，電子加速部件4上連接著蓄電池5的正端子5a。一由蓄電池5施加電動(dòng)勢(shì)，電子e即在電子釋放部件2的表面移動(dòng)，使電子釋放部件2帶有負(fù)電荷。另外，通過(guò)空穴在電子加速部件4的表面移動(dòng)，使電子加速部件4帶有正電荷。這樣一來(lái)，在電子釋放部件2和電子加速部件4之間即產(chǎn)生電場(chǎng)。
在此狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)的引擎50所產(chǎn)生的余熱一通過(guò)熱傳導(dǎo)部件12傳導(dǎo)到真空容器1內(nèi)，在電子釋放部件2的表面(電極20的碳納米管22...)上即產(chǎn)生因受熱能而增加了運(yùn)動(dòng)能的電子e。由于此處的真空容器1的外殼部件11具有隔熱性，因而可防止傳導(dǎo)到內(nèi)部的熱能再次傳導(dǎo)到外部而流失。
接著，電子e的運(yùn)動(dòng)能一被引擎50產(chǎn)生的熱能進(jìn)一步加熱下變得更大，該電子e即可從電子釋放部件2(電極20)的碳納米管22的端部釋放到內(nèi)部空間之中。
釋放出的電子e被電場(chǎng)加速，朝電子加速部件4飛翔。然而由于電子加速部件4與電子釋放部件2絕緣，因而電子e并不能到達(dá)電子加速部件4，而是沖向配置在其間的電子收集部件3，在此處被吸收與收集。由于此處的電子釋放部件2和電子收集部件3之間的內(nèi)部空間是真空，因而飛翔的電子e可不與氣體分子等發(fā)生沖撞地進(jìn)行移動(dòng)，可減少能量的損耗。
而在電子e從電子釋放部件2中釋放到內(nèi)部空間中時(shí)，電子e需具有足以飛越電子e所屬物質(zhì)構(gòu)成的能帶寬度的能量。也就是說(shuō)，電子釋放部件2必須給釋放的電子e提供足以從該物質(zhì)飛翔到空間中能量。也就是說(shuō)，電子e一被釋放到內(nèi)部空間，電子釋放部件2提供給電子e的能量即消失。因此，雖說(shuō)很小但電子釋放部件2仍然損失了能量，從而導(dǎo)致電子釋放部件2的溫度下降。正因如此，若不補(bǔ)充損失的能量，則無(wú)法將電子e持續(xù)性釋放到內(nèi)部空間。因此熱能發(fā)電裝置100采用通過(guò)經(jīng)熱傳導(dǎo)部件12從外部傳導(dǎo)來(lái)的引擎50產(chǎn)生的余熱進(jìn)行補(bǔ)充，使電子釋放部件2的電子釋放持續(xù)進(jìn)行的構(gòu)成。即該熱能發(fā)電裝置100是可將引擎50產(chǎn)生的余熱能轉(zhuǎn)換為電能，持續(xù)進(jìn)行發(fā)電的裝置。
此外，此處再來(lái)考察一下電子加速部件4消耗的電力。要想使電子e加速飛翔需要給電子加速部件4施加正電壓，因而需要由蓄電池5提供電動(dòng)勢(shì)。由于電子加速部件4只用于使電子e加速，因而電子e不會(huì)沖擊電子加速部件4。即由于蓄電池5僅產(chǎn)生用來(lái)使電子e加速的電場(chǎng)，使庫(kù)侖靜電力作用于電子e，因此由蓄電池5提供給電子加速部件4的電力幾乎等于零。從而，蓄電池5用于加速電子e所消耗的電力幾乎等于零。也就是說(shuō)，當(dāng)熱能發(fā)電裝置100發(fā)電時(shí)，由于消耗的電力幾乎為零，因而可以說(shuō)將熱能轉(zhuǎn)換為電能的效率很高，該熱能發(fā)電裝置100具有極高的實(shí)用性。
而電子收集部件3由于收集到的電子e，與平常狀態(tài)相比，因電子e增加，出現(xiàn)電子過(guò)剩狀態(tài)，電子收集部件3帶有負(fù)電位，出現(xiàn)與電池的負(fù)極相同的狀態(tài)。另外，由于電子釋放部件2釋放了電子，因而出現(xiàn)電子e不足的狀態(tài)，電子釋放部件1帶有正電位，出現(xiàn)與電池的正極相同的狀態(tài)。
若在該狀態(tài)下，若將電子釋放部件2作為正極，將電子收集部件3作為負(fù)極，將作為負(fù)載阻抗的電解裝置60連接到兩個(gè)部件之間。則被電子收集部件3所收集，出現(xiàn)過(guò)剩的電子e經(jīng)電解裝置60移動(dòng)回歸電子e不足的電子釋放部件2。作為該電子e的循環(huán)現(xiàn)象，通過(guò)熱能發(fā)電裝置100進(jìn)行發(fā)電，可使電解裝置60獲得電力，從而進(jìn)行水的電解。
而電解裝置60因進(jìn)行水的電解而產(chǎn)生的氫氣和氧氣可分別送往氫氣儲(chǔ)存器70和氧氣儲(chǔ)存器80中進(jìn)行儲(chǔ)存，并作為引擎50的燃料使用。
此外，在引擎50內(nèi)部，氫氣燃燒生成的水，在油水分離裝置90之中被精制之后，被送往電解裝置60的反應(yīng)容器61之中。也就是說(shuō)，氫氣燃燒生成的水可再次進(jìn)行電解，作為燃料的氫氣和氧氣被重新利用。
如上所述，熱能發(fā)電裝置100作為用作產(chǎn)生電子e熱能的能源，通過(guò)使用驅(qū)動(dòng)安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200的內(nèi)燃機(jī)引擎50產(chǎn)生的余熱熱量，將該引擎50產(chǎn)生的余熱熱能轉(zhuǎn)換為電能即可進(jìn)行發(fā)電。因此，熱能發(fā)電裝置100可給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200穩(wěn)定提供將引擎50產(chǎn)生的余熱熱能轉(zhuǎn)換為電能的電力。
尤其是由于熱能發(fā)電裝置100用來(lái)使電子e飛翔，為生成提取時(shí)的電場(chǎng)而由蓄電池5提供的電力幾乎等于零，因而幾乎沒(méi)有因發(fā)電而產(chǎn)生的能量損耗。
也就是說(shuō)，由于熱能發(fā)電裝置100幾乎沒(méi)有因發(fā)電而產(chǎn)生的能量損耗的同時(shí)，可利用為使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200行駛而驅(qū)動(dòng)的引擎50產(chǎn)生的余熱進(jìn)行發(fā)電，因而可很好地將熱能轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換率很高的發(fā)電。
此外，由于熱能發(fā)電裝置100是將引擎50產(chǎn)生的余熱轉(zhuǎn)換為電力的，因而根據(jù)能量守恒定律，引擎50的溫度下降。也就是說(shuō)，熱能發(fā)電裝置100還具有維持引擎50的溫度，不使之升得過(guò)高的散熱器功能。
此外，尤其是作為電子釋放部件2通過(guò)使用在導(dǎo)電性基板21上大體垂直地插植多個(gè)碳納米管22...構(gòu)成的電極20，幾乎所有的碳納米管22...的長(zhǎng)度方向基本平行排列，可在幾乎所有的碳納米管22...的長(zhǎng)度方向上施加電場(chǎng)。由于電場(chǎng)集中在碳納米管22的尖端處，電子e局部集中于此處，因而可高效釋放出電子，進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)換率。
此外，由于本發(fā)明的熱能發(fā)電裝置100中使用的材料無(wú)需特殊材料(難以搞到的物質(zhì)及制造成本高的物質(zhì))，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而制造成本低，可以說(shuō)很有普及性。
如上所述，由于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200配置了設(shè)置在引擎50上的熱能發(fā)電裝置100，因而安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200可接受熱能發(fā)電裝置100提供的利用為使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200行駛而驅(qū)動(dòng)的引擎50的余熱產(chǎn)生的電力。
也就是說(shuō)，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200行駛時(shí)產(chǎn)生的引擎50的余熱可穩(wěn)定地傳導(dǎo)給熱能發(fā)電裝置100。而該熱能發(fā)電裝置100可將該余熱的熱能轉(zhuǎn)換為電能產(chǎn)生的電力穩(wěn)定地提供給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200。
安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200可用熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生的電力，將電解裝置60電解水后獲得的氫氣和氧氣作為引擎50的燃料使用。
因此，可以說(shuō)，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200配置了將利用引擎50的余熱產(chǎn)生的電力穩(wěn)定提供給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200的熱能發(fā)電裝置100。
尤其是由于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200可利用熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生的電力，將通過(guò)電解裝置60電解水獲得的氫氣和氧氣作為引擎50的燃料使用，因而可高效進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。也就是說(shuō)，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200可將熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生的電能至少作為用來(lái)驅(qū)動(dòng)引擎50的驅(qū)動(dòng)能的一部分而使用所產(chǎn)生的氫氣和氧氣。
此外，由于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車200可在引擎50內(nèi)部精制氫氣燃燒時(shí)生成的水，送給電解裝置60的反應(yīng)容器61，因而可再次電解氫氣燃燒時(shí)生成的水，可重新利用作為燃料的氫氣和氧氣。因而可將水作為燃料有效利用。
(第2實(shí)施方式)下面根據(jù)圖6、圖7說(shuō)明本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的第2實(shí)施方式。與第1實(shí)施方式相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖6、圖7所示，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300包括給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300未圖示的車輪驅(qū)動(dòng)部提供動(dòng)力的引擎50、設(shè)置在引擎外壁上的熱能發(fā)電裝置100、使熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生電場(chǎng)的電場(chǎng)發(fā)生電源500、儲(chǔ)存熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生的電力的蓄電池5、利用蓄電池5中儲(chǔ)存的電力進(jìn)行水的電解的電解裝置60、儲(chǔ)存使之在引擎50中燃燒的燃料的氫氣的氫氣儲(chǔ)存器70、儲(chǔ)存使氫氣燃燒的氧氣的氧氣儲(chǔ)存器80、精制引擎內(nèi)生成的水的油水分離裝置90等。
引擎50產(chǎn)生的動(dòng)力可傳送給未圖示的車輪驅(qū)動(dòng)部和馬達(dá)55。該馬達(dá)55配置在未圖示的發(fā)電機(jī)之中，馬達(dá)55利用基于引擎50動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電，將產(chǎn)生的電力儲(chǔ)存(充電)到蓄電池5及電場(chǎng)發(fā)生電源500之中。
熱能發(fā)電裝置100中的電子釋放部件2和電子加速部件4分別與后述的電場(chǎng)發(fā)生電源500連接。
電場(chǎng)發(fā)生電源500是產(chǎn)生直流電壓的裝置，具有正端子500a和負(fù)端子500b。正端子500a與電子加速部件4連接，而負(fù)端子500b與電子釋放部件5連接。這樣即可產(chǎn)生由電子加速部件4到電子釋放部件2的電力線(電場(chǎng))。
該電子加速部件4用絕緣部件41覆蓋，與除電場(chǎng)發(fā)生電源500之外的各個(gè)部分絕緣。由于電子釋放部件2和電子加速部件4之間彼此絕緣，因此，在電子釋放部件2和電子加速部件4之間消耗的電力幾乎為零。也就是說(shuō)，電場(chǎng)發(fā)生電源500為使電子e加速而產(chǎn)生電場(chǎng)，通過(guò)使庫(kù)侖靜電電力作用于電子e，可使消耗的電力基本等于零。
蓄電池5是儲(chǔ)存用來(lái)使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300的未圖示電氣系統(tǒng)動(dòng)作的電力的直流電壓發(fā)生裝置。
蓄電池5是鉛蓄電池，由電池容器、作為裝在電池容器中的電解液的稀硫酸(H2SO4)、作為負(fù)電極的鉛(Pb)棒、作為正電極的氧化鉛(PbO2)棒等構(gòu)成。
蓄電池5的負(fù)極與電解裝置60的陰極62連接，蓄電池5的正極與電解裝置60的陽(yáng)極63連接。
蓄電池5提供在電解裝置60之中進(jìn)行水的電解的電力時(shí)，蓄電池5的負(fù)極和蓄電池5的正極分別產(chǎn)生式(4)和式(5)的反應(yīng)，進(jìn)行放電。
·············(4)···(5)利用蓄電池5放電產(chǎn)生的電力，與第1實(shí)施方式時(shí)相同，電解裝置60進(jìn)行水的電解，生成氫氣和氧氣。
當(dāng)超過(guò)蓄電池5的蓄電量(充電量)的情況下，也可從熱能發(fā)電裝置100直接給電解裝置60提供電力。
此外，熱能發(fā)電裝置100中的電子收集部件3與蓄電池5的負(fù)極相連，電子釋放部件2與蓄電池5的正極相連，可將熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生的電力儲(chǔ)存(充電)到蓄電池5之中。
在給蓄電池5充電時(shí)，通過(guò)使蓄電池5的負(fù)極和正極上產(chǎn)生與上述放電時(shí)相反的反應(yīng)，給蓄電池5充電。
如上所述，由于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300具有設(shè)置在引擎50上的熱能發(fā)電裝置100，因而安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300可在蓄電池5中儲(chǔ)存(充電)熱能發(fā)電裝置100利用為使安裝熱能發(fā)電裝的汽車300行駛而驅(qū)動(dòng)的引擎50產(chǎn)生的余熱產(chǎn)生的電力。
也就是說(shuō)，當(dāng)安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300行駛時(shí)，發(fā)熱的引擎50的余熱可穩(wěn)定地傳導(dǎo)給熱能發(fā)電裝置100。而該熱能發(fā)電裝置100可將該余熱的熱能轉(zhuǎn)換能電能所產(chǎn)生的電力穩(wěn)定地提供給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300。
而且利用熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生的充入畜電池5的電力，可使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300未圖示的電氣系統(tǒng)動(dòng)作。也就是說(shuō)，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300可將熱能發(fā)電裝置100產(chǎn)生的電能至少作為使安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300的電氣系統(tǒng)動(dòng)作的電能中的一部分利用。
尤其是安裝熱能發(fā)電裝置的汽車300可用充電到蓄電池5中的電力使電解裝置60動(dòng)作，可將電解裝置60電解水獲得的氫氣和氧氣作為引擎50的燃料使用。
下面根據(jù)圖8至圖27說(shuō)明本發(fā)明涉及的安裝熱能發(fā)電裝置的汽車中的熱能發(fā)電裝置(100)和電解裝置(60)的變形例。
在下述變形例中，關(guān)于熱能發(fā)電裝置和電解裝置，作為將熱能發(fā)電裝置和電解裝置組合而成的氫氣生成裝置加以說(shuō)明。
(第1變形例)正如圖8所示，氫氣生成裝置1000包括熱能發(fā)電裝置1100和電解裝置1200。
熱能發(fā)電裝置1100包括熱能發(fā)電容器1018、配置在熱能發(fā)電容器1018內(nèi)，被加熱后溫度一上升即釋放出內(nèi)部的電子e的作為電子釋放部件的電子釋放電極1005、收集該電子釋放電極1005釋放出的電子e，作為電子收集部件的電子收集電極1004。電子釋放電極1005和電子收集電極1004以彼此相向的面接合在一起的方式配置。
此外，在與電子收集電極1004的電子釋放電極1005一側(cè)相反的面上隔一定距離配置了作為電子加速部件的施加靜電場(chǎng)的正極1002，在與電子釋放電極1005的電子收集電極1004一側(cè)相反的面上隔一定距離配置了施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003。施加靜電場(chǎng)的正極1002和施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003與作為電場(chǎng)發(fā)生電源的靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001相連。施加靜電場(chǎng)的正極1002與靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001的正端子連接，施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003與靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001的負(fù)端子連接。
而在熱能發(fā)電容器1018內(nèi)填充著絕緣部件1017。
熱能發(fā)電容器1018具有帶內(nèi)部空間的外殼部件1018a、設(shè)置在該外殼部件1018a的一面上的熱傳導(dǎo)部件1018b。外殼部件1018a由隔熱性及絕緣性的材料構(gòu)成，熱傳導(dǎo)部件1018b由導(dǎo)熱率高的物質(zhì)等構(gòu)成。
熱能發(fā)電裝置1100使該熱傳導(dǎo)部件10108b抵接在形成熱源的引擎50的外壁上進(jìn)行安裝。
電子釋放電極1005是在電場(chǎng)中釋放電子e的部件。作為電子釋放電極1005正如圖4(a)中所示，可使用在導(dǎo)電性基板21上大體垂直地插植了多個(gè)碳納米管22...的電極20等。
電子收集電極1004是在熱能發(fā)電容器1018內(nèi)吸收與收集電子釋放電極1005釋放出的電子e的部件。電子收集電極1004由導(dǎo)電性物質(zhì)構(gòu)成，例如金、銀、鎳等電阻小的金屬最為適用。此外，電子收集電極1004也可由導(dǎo)電性有機(jī)化合物構(gòu)成。若采用具有導(dǎo)電性的有機(jī)化合物構(gòu)成，與金屬等相比，可望實(shí)現(xiàn)薄膜化、輕量化、良好的加工性能以及高融點(diǎn)化等。
電解裝置1200由下列各部分構(gòu)成儲(chǔ)存水之類的含有氫離子的溶液1006的電解容器1007、作為配置在電解容器1007內(nèi)的陽(yáng)極的陰離子收集電極1009、作為配置在電解容器1007內(nèi)的陰極的陽(yáng)離子收集電極1012、收集陰離子收集電極1009上產(chǎn)生的氧氣等氣體的氣體收集器1008、收集陽(yáng)離子收集電極1012上產(chǎn)生的氫氣的氫氣收集器1015、一端設(shè)有陰離子收集端子1011，另一端與陰離子收集電極1009連接的陰離子收集導(dǎo)線1010、一端設(shè)有陽(yáng)離子收集端子1014，另一端與陽(yáng)離子收集電極1012連接的陽(yáng)離子收集導(dǎo)線1013等。
作為陰離子收集電極1009和陽(yáng)離子收集電極1012，可使用碳棒等。
而熱能發(fā)電裝置1100的電子收集電極1004和電解裝置1200的陽(yáng)離子收集端子1014經(jīng)過(guò)電荷中和導(dǎo)線1016a彼此連接。而熱能發(fā)電裝置1100的電子釋放電極1005和電解裝置1200的陰離子收集端子1011經(jīng)過(guò)電荷中和導(dǎo)線1016b連接。
在此種氫氣產(chǎn)生裝置1000之中，通過(guò)用熱能發(fā)電裝置1100中的靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001給施加靜電場(chǎng)的正極1002和施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003之間施加電壓所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)造成的靜電感應(yīng)現(xiàn)象，電子e朝電子釋放電極1005的表面(施加靜電場(chǎng)的正極1002一側(cè))移動(dòng)。
而引擎50產(chǎn)生的熱能一經(jīng)熱傳導(dǎo)部件1018b被傳導(dǎo)到電子釋放電極1005，電子釋放電極1005中存在的電子e即因獲得熱能而產(chǎn)生電場(chǎng)漂移，電子e朝電子收集電極1004移動(dòng)。即電子釋放電極1005釋放電子e。而電子收集電極1004收集釋放出的電子e，因收集到的電子e而帶有負(fù)電荷。另外，電子釋放電極1005帶有正電荷。
由于此處的電子收集電極1004和陽(yáng)離子收集電極1012經(jīng)電荷中和導(dǎo)線1016a連接，因而可將電子e從電子收集電極1004經(jīng)電荷中和導(dǎo)線1016a提供給陽(yáng)離子收集電極1012。而且，在陽(yáng)離子收集電極1012的表面，電子e與含有氫離子的溶液中的氫離子(H+)發(fā)生反應(yīng)，生成氫氣。所生成的氫氣被氫氣收集器1015收集并送往規(guī)定的儲(chǔ)存器之中。
此外，含氫離子溶液中的陰離子(例如氧離子O2-)產(chǎn)生將電子e提供給陰離子收集電極1009的反應(yīng)，在陰離子收集電極1009的表面，產(chǎn)生基于該陰離子的氣體(例如氧氣)的。所產(chǎn)生的氣體被氣體收集器1008收集并送往規(guī)定的儲(chǔ)存器之中。由于電子釋放電極1005和陰離子收集電極1009經(jīng)電荷中和導(dǎo)線1016b連接，因而被提供給陰離子收集電極1009的電子e可經(jīng)電荷中和導(dǎo)線1016b提供給電子釋放電極1005。
如上所述，通過(guò)經(jīng)電荷中和導(dǎo)線1016a、1016b電氣性連接熱能發(fā)電裝置1100和電解裝置1200，可將電子收集電極1004收集到的電子e提供給陽(yáng)離子收集電極1012，此外，可將提供給陰離子收集電極1009的電子e提供給電子釋放電極1005。也就是說(shuō)可電氣性中和熱能發(fā)電裝置1100和電解裝置1200。
而在電氣性中和熱能發(fā)電裝置1100和電解裝置1200期間，可在電解裝置1200的陽(yáng)離子收集電極1012上產(chǎn)生氫氣。也就是說(shuō)，氫氣生成裝置1000能夠生成氫氣。
如上所述，氫氣生成裝置1000根據(jù)引擎50產(chǎn)生的余熱，熱能發(fā)電裝置1100進(jìn)行發(fā)電(產(chǎn)生與提供電子e)，利用熱能發(fā)電裝置1000產(chǎn)生的電力，電解裝置1200即可產(chǎn)生氫氣。
也就是說(shuō)，由于氫氣生成裝置1000可產(chǎn)生氫氣，因而可將其生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000，也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中進(jìn)行熱能發(fā)電及產(chǎn)生與提供氫氣。
作為電子釋放電極1005，也可配置由電子過(guò)剩的N型半導(dǎo)體構(gòu)成的電極，作為電子收集電極1004，也可配置由電子不足的P型半導(dǎo)體構(gòu)成的電極。而這些半導(dǎo)體并不局限于由硅構(gòu)成的，也可以是由碳納米管構(gòu)成的。
(第2變形例)下面根據(jù)圖9說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第2變形例。與第1變形例相同的部分標(biāo)注同一種標(biāo)號(hào)，僅就其不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖9所示，氫氣生成裝置1000a包括熱能發(fā)電裝置1100a和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100a之中，電子收集電極1004和電子釋放電極1005之間配置了絕緣部件1017a。
絕緣部件1017a可防止從電子釋放電極1005到達(dá)電子收集電極1004的電子再次回到電子釋放電極1005的內(nèi)部放電(內(nèi)部短路)。
由于絕緣部件1017a是極薄的絕緣材料，因而從電子釋放電極1005飛向電子收集電極1004的電子可利用隧道效應(yīng)通過(guò)。
在此種氫氣生成裝置1000a之中，由于從電子釋放電極1005釋放出的電子e可通過(guò)絕緣部件1017a到達(dá)電子收集電極1004，因而氫氣生成裝置1000a也能與氫氣生成裝置1000同樣產(chǎn)生出氫氣。并可將該生成的氫氣作為安裝了熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000a也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電以及產(chǎn)生并提供氫氣。
(第3變形例)下面根據(jù)圖10說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第3變形例。與第1、第2變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖10所示，氫氣生成裝置1000b包括熱能發(fā)電裝置1100b和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100b之中，電子釋放電極1005與施加靜電荷的負(fù)極1003電氣性連接。由于靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001在施加靜電場(chǎng)的正極1002和施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003之間生成的電場(chǎng)變強(qiáng)，因而容易釋放出電子。
由于此種氫氣生成裝置1000b也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣，因而可將提供該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000b也可通過(guò)配置于安裝了熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電以及產(chǎn)生并提供氫氣。
(第4變形例)下面根據(jù)圖11說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第4變形例。與第1、第2變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖11中所示，氫氣生成裝置1000c包括熱能發(fā)電裝置1100c和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100c之中，電子收集電極1004與施加靜電荷的正極1002電氣性連接。因此，由于靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001在施加靜電場(chǎng)的正極1002和施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003之間生成的電場(chǎng)變強(qiáng)，因而容易釋放出電子。
由于此種氫氣生成裝置1000c也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣，因而可將提供該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000c也可通過(guò)配置于安裝了熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電以及產(chǎn)生并提供氫氣。
(第5變形例)下面根據(jù)圖12說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第5變形例。與第1、第2變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就其不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖12所示，氫氣生成裝置1000d包括熱能發(fā)電裝置1100d和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100d之中，施加靜電荷的正極1002由具有透光性的材料(例如具有透光性的導(dǎo)電樹脂)構(gòu)成。同樣，絕緣體1017由具有透光性絕緣材料構(gòu)成。
若是具有此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000d，很容易將基于太陽(yáng)光等的光能的熱能傳導(dǎo)給電子釋放電極1005。
由于此種氫氣生成裝置1000d也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣。作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000d也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電以及生成并提供氫氣。
(第6變形例)下面根據(jù)圖13說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第6變形例。與第1、第2變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖13所示，氫氣生成裝置1000e包括熱能發(fā)電裝置1100e和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100e之中，電子收集電極1004由主電子收集電極1004a和副電子收集電極1004b構(gòu)成。
如果是具有此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000e，由于可通過(guò)副電子收集電極1004b收集主電子收集電極1004a未收集到的電子e，因而可高效進(jìn)行電子e的收集。
主電子收集電極1004a可用P型半導(dǎo)體之類，副電子收集電極1004b可用導(dǎo)電性物質(zhì)(金屬)。
由于此種氫氣生成裝置1000e也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000e也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電以及生成并提供氫氣。
(第7變形例)下面根據(jù)圖14說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第7變形例。與第1、第2變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖14所示，氫氣生成裝置1000f包括熱能發(fā)電裝置1100f和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100f之中，電子釋放電極1005與施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003電氣性連接。此外，在電子釋放電極1005的電子收集電極1004一側(cè)配設(shè)了將碳納米管收容于尖端部1020a中的大體呈圓錐形的陰極1020。
陰極1020可由通過(guò)在硅中摻入雜質(zhì)使之帶有導(dǎo)電性的物質(zhì)構(gòu)成。此外，尖端部1020a是在導(dǎo)電性物質(zhì)中埋入碳納米管形成的，與陰極1020電氣性連接。
此外，在電子收集電極1004和陰極1020之間配置了施加輔助靜電場(chǎng)的正極1021，施加輔助靜電場(chǎng)的正極1021與輔助靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001a的正端子連接。輔助靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001a的負(fù)端子與施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003連接。
而在施加輔助靜電場(chǎng)的正極1021與陰極1020的尖端部1020a對(duì)應(yīng)的位置上形成開口1021a。
如果是此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000f，由于除電子釋放電極1005釋放的電子e之外，陰極1020的尖端部1020a的碳納米管釋放出的電子e從其尖端部1020a朝電子收集電極1004集中釋放，因而可高效釋放出電子e。
此外，由于施加輔助靜電場(chǎng)的正極1021造成的靜電感應(yīng)現(xiàn)象，即使只施加很低的靜電場(chǎng)電壓，也很容易釋放出電子e。
由于施加輔助靜電場(chǎng)的正極1021用絕緣材料1017a覆蓋，因而幾乎沒(méi)有到達(dá)施加輔助靜電場(chǎng)的正極1021的電子。
由于此種氫氣生成裝置1000f也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000f也可通過(guò)配置于安裝了熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
在氫氣生成裝置1000f的情況下，由于碳納米管收容在陰極1020的尖端部1020a之中，因而電子釋放電極1005也可不是插植了碳米管的電極，而是由導(dǎo)電性物質(zhì)構(gòu)成的電極。
(第8變形例)下面根據(jù)圖15說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第8變形例。與第1、第2變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖15所示，氫氣生成裝置1000g包括熱能發(fā)電裝置1100g和電解裝置1200。
正如圖15所示，熱能發(fā)電裝置1100g是在電子收集電極1004和陰極1020之間形成作為電子釋放空間的內(nèi)部空間1022的裝置。而內(nèi)部空間1022最好保持真空狀態(tài)。從陰極1020的尖端部1020a釋放出的電子e在內(nèi)部空間1022內(nèi)飛翔，到達(dá)電子收集電極1004。
由于此種氫氣生成裝置1000g也可與氫氣生成裝置1000、1000f同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000g也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
(第9變形例)下面根據(jù)圖16說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第9變形例。與第1、第2、第7、第8變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖16所示，氫氣生成裝置1000h包括熱能發(fā)電裝置1100h和電解裝置1200。
正如圖16所示，熱能發(fā)電裝置1100h是在電子收集電極1004和陰極1020之間形成內(nèi)部空間1022的裝置。而且是在該內(nèi)部空間1022的內(nèi)壁面上。將電子收集電極1004一直延伸到電子釋放電極1005近旁的裝置。因此，電子收集電極1004可高效收集在內(nèi)部空間1022內(nèi)飛翔時(shí)散亂的電子e。
而且由于電子收集電極1004的延伸部相當(dāng)薄，因而由于施加輔助靜電場(chǎng)的正極1021生成的電場(chǎng)可到達(dá)陰極1020的尖端部1020a的碳納米管，可很好地從尖端部1020a釋放出電子。
由于此種氫氣生成裝置1000h也可與氫氣生成裝置1000、1000f、1000g同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，即使這樣構(gòu)成的氫氣生成裝置1000h，也可以通過(guò)安裝熱能發(fā)電裝置汽車進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
(第10變形例)下面根據(jù)圖17說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第10變形例。與第1變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖17所示，氫氣生成裝置1000i包括熱能發(fā)電裝置1100i和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100i之中，電子收集電極1004和電子釋放電極1005之間形成內(nèi)部空間1022。而內(nèi)部空間1022最好保持真空狀態(tài)。
尤其由于經(jīng)用金屬等構(gòu)成的熱傳導(dǎo)部件1018b傳導(dǎo)的熱可傳導(dǎo)給配置在導(dǎo)熱部件1018b附近的電子釋放電極1005，因而可很好地釋放出電子。
在此種氫氣生成裝置1000i之中，由于電子釋放電極1005釋放出的電子e可在內(nèi)部空間1022內(nèi)飛翔后到達(dá)電子收集電極1004，因而氫氣生成裝置1000i也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣。并可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000i也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
尤其是由于與靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001連接的施加靜電場(chǎng)的正極1002和施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003與由電子收集電極1004及電子釋放電極1005等構(gòu)成的電路完全分離，由靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001流出的電流，不能流到該電路一側(cè)，因而靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001的消耗電力幾乎為零，可進(jìn)行理想的發(fā)電。
(第11變形例)下面根據(jù)圖18說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第11變形例。與第1、第10變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖18所示，氫氣生成裝置1000j包括熱能發(fā)電裝置1100j和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100j之中，電子釋放電極1005與施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003彼此熱接合。
熱源產(chǎn)生的熱經(jīng)導(dǎo)熱部件1018b傳導(dǎo)到施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003，進(jìn)而傳導(dǎo)到電子釋放電極1005。如上所述，由于電子釋放電極1005與導(dǎo)熱部件1018b彼此熱接合，因而可提高電子釋放電極1005的電子釋放效率。
由于此種氫氣生成裝置1000j也可與氫氣生成裝置1000、1000i同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000j也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
(第12變形例)下面根據(jù)圖19說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第12變形例。與第1、第10變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖19所示，氫氣生成裝置1000k包括熱能發(fā)電裝置1100k和電解裝置1200。
在熱能發(fā)電裝置1100k之中，施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003經(jīng)電荷中和導(dǎo)線1016b與電解裝置1200的陰離子收集端子1011連接。也就是說(shuō)，施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003與陰離子收集電極1009相連。而施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003與電子釋放電極1005彼此熱接合。
由熱源產(chǎn)生的熱經(jīng)導(dǎo)熱部件1018b傳導(dǎo)到施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003，進(jìn)而傳導(dǎo)到電子釋放電極1005。如上所述，由于電子釋放電極1005與熱傳導(dǎo)部件1018b彼此熱接合，因而可提高電子釋放電極1005的電子釋放效率。
由于在電子釋放電極1005為碳納米管的情況下未進(jìn)行直接的電氣性結(jié)合，因而設(shè)定為從施加靜電場(chǎng)的負(fù)極1003獲取產(chǎn)生的電力。
此外，在熱能發(fā)電裝置1100k之中，在電子收集電極1004和電子釋放電極1005之間形成內(nèi)部空間1022。該內(nèi)部空間1022最好保持真空狀態(tài)。
由于在此種氫氣生成裝置1000k之中，電子釋放電極1005釋放出的電子可在內(nèi)部空間1022內(nèi)飛翔后到達(dá)電子收集電極1004，因而該氫氣生成裝置1000k也可與氫氣生成裝置1000、1000i同樣生成氫氣。并可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000k也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
(第13變形例)下面根據(jù)圖20說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第13變形例。與第1變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖20中所示，氫氣生成裝置1000l包括熱能發(fā)電裝置1100l和電解裝置1200。
正如圖20中所示，氫氣生成裝置1000l是在圖8所示的氫氣生成裝置1000中的電荷中和導(dǎo)線1016a上配置了以硅為主要原料的太陽(yáng)能電池1080。
太陽(yáng)能電池1080的正端子與熱能發(fā)電裝置1100l的電子收集電極1004相連，太陽(yáng)能電池1080的負(fù)端子與電解裝置1200的陽(yáng)離子收集電極1012相連。而太陽(yáng)能電池1080可配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的機(jī)殼等容易受到陽(yáng)光照射的位置上。該太陽(yáng)能電池1080中產(chǎn)生的電力可與熱能發(fā)電裝置1100l中產(chǎn)生的電力一并提供給電解裝置1200。
若采用該方式，即使使用低電壓的硅制太陽(yáng)能電池1080，也可獲得高電壓的輸出。也就是說(shuō)，即使是可從硅制太陽(yáng)能電池1080中獲取的電流，通過(guò)將其高電壓化可獲得很大的輸出功率。
電子釋放電極1005可使用含有很多負(fù)電荷載體的半導(dǎo)體或具有N型特性的碳納米管，電子收集電極1004也可使用導(dǎo)電性部件，這樣可使發(fā)電效率提高。
在此種氫氣生成裝置1000l之中，可將熱能發(fā)電裝置1100l中產(chǎn)生的電力與太陽(yáng)能電池1080中產(chǎn)生的電力一并提供給電解裝置1200。而且由于氫氣生成裝置1000l也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000l也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
(第14變形例)下面參照?qǐng)D21說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第14變形例。與第1、第2、第13變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖21中所示，氫氣生成裝置1000m包括熱能發(fā)電裝置1100m和電解裝置1200。
正如圖21中所示，氫氣生成裝置1000m是在圖9所示的氫氣生成裝置1000a中的電荷中和導(dǎo)線1016a上配置了以硅為主要原料的太陽(yáng)能電池1080。
太陽(yáng)能電池1080的正端子與熱能發(fā)電裝置1100m的電子收集電極1004相連，太陽(yáng)能電池1080的負(fù)端子與電解裝置1200的陽(yáng)離子收集電極1012相連。而且太陽(yáng)能電池1080可配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的機(jī)殼等易受到陽(yáng)光照射的位置上。該太陽(yáng)能電池1080中產(chǎn)生的電力可與熱能發(fā)電裝置1100m中產(chǎn)生的電力一并提供給電解裝置1200。
在圖21所示的氫氣生成裝置1000m之中，電子收集電極1004和電子釋放電極1005之間配置了一層很薄的絕緣部件1017a。
絕緣部件1017a的厚度為幾個(gè)納米到幾百納米，由于電場(chǎng)的作用，電子可利用隧道效應(yīng)從電子釋放電極1005飛向電子收集電極1004。
通過(guò)配置上述絕緣部件1017a，作為電子收集電極，可使用P型半導(dǎo)體，作為電子釋放電極可使用N型半導(dǎo)體。
在此種氫氣生成裝置1000m之中，可將熱能發(fā)電裝置1100m中產(chǎn)生的電力與太陽(yáng)能電池1080中產(chǎn)生的電力一并提供給電解裝置1200。而且由于該氫氣生成裝置1000m也可與氫氣生成裝置1000、1000l同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000m也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
(第15變形例)下面根據(jù)圖22到圖25說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第15變形例。與第1、第12變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖22中所示，氫氣生成裝置1000n包括熱能發(fā)電裝置1100n和電解裝置1200。
正如圖22中所示，氫氣生成裝置1000n是將圖19中所示的氫氣生成裝置1000k中作為直流電源的靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001設(shè)定為交流電源1001b。
交流電源1001b正如圖23中所示，是電壓周期性變?yōu)檎蜇?fù)的電源。正如圖23中的上部所示，將交流電源1001b的電壓為正的期間稱之為正半周(Positive half-cycle)，將為負(fù)的期間稱之為負(fù)半周(negative half-cycle)。
圖23的下半部分示出通過(guò)基于此種電源1001b的電場(chǎng)的作用，由電子釋放部件1005釋放出的電子移動(dòng)而產(chǎn)生的電流(I)的電流值。
正如圖23的下半部分所示，電流(I)僅在交流電源1001b的電壓(V)為正半周的期間內(nèi)流動(dòng)，在負(fù)半周的期間內(nèi)不流動(dòng)。僅在正半周的期間內(nèi)流動(dòng)而在負(fù)半周的期間內(nèi)不流動(dòng)的現(xiàn)象是與二極真空管的二極管特性相同的現(xiàn)象。
關(guān)于在正半周的期間內(nèi)產(chǎn)生的熱能發(fā)電現(xiàn)象，根據(jù)圖24加以說(shuō)明，關(guān)于在負(fù)半周的期間內(nèi)產(chǎn)生的熱能發(fā)電現(xiàn)象，根據(jù)圖25加以說(shuō)明。
在圖24所示的熱能發(fā)電裝置1100n(氫氣生成裝置1000n)中，交流電源1001b的正半周的期間內(nèi)，由于在電子加速部件的施加靜電場(chǎng)的正極上施加了正電壓，因此通過(guò)從電子釋放部件的電子釋放電極1005釋放出電子后被電子收集電極1004吸收產(chǎn)生電流。而在電解裝置1200之中，通過(guò)分解水產(chǎn)生氫氣。不過(guò)有些情況下，釋放出的電子中的一部分會(huì)撞擊絕緣部件1017，被捕獲后附著在此處。該附著的電子具有妨礙電子的電場(chǎng)釋放的作用。
接著，在圖25中所示的熱能發(fā)電裝置1100n(氫氣生成裝置1000n)中，交流電源1001b的負(fù)半周之內(nèi)，由于負(fù)壓施加于電子加速部件的施加靜電場(chǎng)的正極1002，因而由于負(fù)電場(chǎng)造成的反作用力作用于附著在絕緣部件1017上的電子。于該負(fù)電場(chǎng)造成的反作用力可將附著的電子趕走，使該電子產(chǎn)生移動(dòng)，被從絕緣部件1017上全部清除。而在下一個(gè)正半周之中，消除了附著的電子對(duì)電場(chǎng)釋放的妨礙，可很好地進(jìn)行由電場(chǎng)造成的電子釋放，可高效地將熱能作為用來(lái)產(chǎn)生氫氣的能源利用。
而在交流電源1001b的頻率低的情況下，由于負(fù)半周的期間變長(zhǎng)，電子釋放停止的期間變長(zhǎng)，因而使能量轉(zhuǎn)換效率下降。因此，要想提高能量轉(zhuǎn)換效率應(yīng)將交流電源1001b的頻率設(shè)定得較高。但是如果交流電源1001b的頻率過(guò)高，由于在釋放出的電子到達(dá)電子收集電極1004之前在負(fù)電場(chǎng)的反作用下返回電子釋放電極1005，因而作為適度較高的頻率，最好使用數(shù)kHz左右的頻率。若是該數(shù)值的頻率，則可高效生成氫氣。
由于此種氫氣生成裝置1000n也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000n也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
(第16變形例)下面根據(jù)圖26說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第16變形例。與第1、第12變形例相同的部分標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖26中所示，氫氣生成裝置1000o包括熱能發(fā)電裝置1100o和電解裝置1200。
正如圖26中所示，氫氣生成裝置1000o是在圖19所示的氫氣生成裝置1000k中的電子收集電極1004的電子釋放電極1005一側(cè)的面上配置了螢光材料1090。
該螢光材料1090是具有電子撞擊時(shí)發(fā)光(例如發(fā)出激勵(lì)光)特性的部件。
此外，熱能發(fā)電裝置1100o(氫氣生成裝置1000o)中的施加靜電荷的正極1002和電子收集電極1004由具有透光性的材料(例如具有透光性的導(dǎo)電樹脂)構(gòu)成。此外，絕緣材料1017也可由具有透光性的絕緣材料(例如二氧化硅)構(gòu)成。
熱能發(fā)電裝置1100o(氫氣生成裝置1000o)之中，從電子釋放電極1005釋放出的電子被施加了靜電場(chǎng)的正極1002上施加的電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)加速之后飛向電子收集電極1004。該電子收集電極1004的前面配置了螢光材料1090，在內(nèi)部空間1022內(nèi)的真空中飛來(lái)的電子撞擊螢火材料1090?；陔娮幼矒魺晒獠牧?090產(chǎn)生的能量，螢光材料1090發(fā)光。螢光材料1090發(fā)出的光透過(guò)具有透光性的電子收集電極1004和施加靜電荷的正極1002及絕緣部件1017后輸出到外部。
有助于該發(fā)光的電子經(jīng)螢光材料1090之后被電子收集電極1004吸收，作為電流被送往電解裝置1200，電解水，產(chǎn)生氫氣。
也可設(shè)定為把被電子收集電極1004吸收了的電子儲(chǔ)存到負(fù)載電容器之中，將儲(chǔ)存在該負(fù)載電容器中的電子作為電能使用。
如上所述，由于氫氣生成裝置1000o(熱能發(fā)電裝置1100o)可在產(chǎn)生電能后邊產(chǎn)生氫氣邊發(fā)光，也可將熱能發(fā)電裝置1000o中產(chǎn)生的發(fā)光光經(jīng)光纖等送入車內(nèi)，作為車內(nèi)的照明使用，因而作為一個(gè)整體系統(tǒng)，是一種效率很高的節(jié)能裝置。若將熱能發(fā)電裝置1100o用于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之外的地方，同樣可在各種地方，各種用途上作為發(fā)電的電力以及發(fā)光的光利用。
由于此種氫氣生成裝置1000o也可與氫氣生成裝置1000同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000o也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
根據(jù)里查遜-德希曼原理，從電子釋放電極1005釋放到真空中的電子數(shù)量與絕對(duì)溫度成比例，指數(shù)函數(shù)性增加。因此，當(dāng)熱源的溫度較低的情況下，還可通過(guò)將本發(fā)明的熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力用于提升電子釋放電極1005(碳納米管)的溫度，使大量電子釋放來(lái)進(jìn)行發(fā)電。
(第17變形例)下面根據(jù)圖27說(shuō)明由熱能發(fā)電裝置和電解裝置構(gòu)成的氫氣生成裝置的第17變形例。與第1、第16變形例相同的部分標(biāo)注同樣的標(biāo)號(hào)，僅就不同的部分加以說(shuō)明。
正如圖27所示，氫氣生成裝置1000P包括熱能發(fā)電裝置1100P和電解裝置1200。
正如圖27所示，氫氣生成裝置1000P是將圖26中所示的氫氣生成裝置1000o中作為直流電源的靜電場(chǎng)發(fā)生電源1001設(shè)定為交流電源1001b。
由于此種氫氣生成裝置1000P也可與氫氣生成裝置1000及氫氣生成裝置1000n同樣生成氫氣，因而可將該生成的氫氣作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50的燃料提供。
因此，此種構(gòu)成的氫氣生成裝置1000P也可通過(guò)配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車之中，進(jìn)行熱能發(fā)電，以及生成并提供氫氣。
而在上述實(shí)施方式中，熱能發(fā)電裝置100是設(shè)置在引擎50的外壁面上的，但本發(fā)明并不局限于此，熱能發(fā)電裝置100也可配置在靠近溫度更高的引擎50內(nèi)部與引擎50的內(nèi)壁面抵接的位置上，或?qū)崮馨l(fā)電裝置100的熱傳導(dǎo)部件12作為引擎50的內(nèi)壁進(jìn)行配置。
此外，熱能發(fā)電裝置100也可不直接配置在引擎50上，而是配置在引擎50附近等高溫位置上。
此外，由于如果將熱能發(fā)電裝置100配置在安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的高溫位置即可進(jìn)行熱能發(fā)電，因而也可配置在安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的排氣系統(tǒng)，例如安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的消音器及機(jī)殼背面等處。
此外，在本實(shí)施方式之中，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車引擎50是作為轉(zhuǎn)缸式引擎加以說(shuō)明的，但本發(fā)明并不局限于此，引擎50既可以是活塞在汽缸內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)的活塞式引擎、往復(fù)式引擎，也可以是其它結(jié)構(gòu)的引擎。
此外，在本實(shí)施方式之中，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車是以配置了燃燒氫氣輸出動(dòng)力的氫氣引擎的氫氣動(dòng)力汽車為例加以說(shuō)明的，但本發(fā)明并不局限于此，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車也可以是配置了用電解裝置生成的氫和氧為原料產(chǎn)生電力的燃料電池，以及靠該電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)馬達(dá)的電動(dòng)汽車，也可以是引擎驅(qū)動(dòng)與電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并用的混合型汽車等。
此外，在本實(shí)施方式之中，作為氫氣生成裝置就圖8到圖27中所示的17種結(jié)構(gòu)的變形例加以了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此，其結(jié)構(gòu)與構(gòu)成均可適當(dāng)變更。而此處所述的變形例是指本發(fā)明在該實(shí)施方式中包括的范圍內(nèi)就其結(jié)構(gòu)及構(gòu)成進(jìn)行了變形及變更的另一種實(shí)施方式。
除此而外，顯然可對(duì)具體的詳細(xì)結(jié)構(gòu)加以適當(dāng)變更。
在安裝了本發(fā)明的熱能發(fā)電裝置的汽車之中成為高溫之處，配置在諸如引擎周圍及排氣系統(tǒng)、機(jī)殼等引擎產(chǎn)生的熱能可傳導(dǎo)到的位置上的熱能發(fā)電裝置，可利用該余熱的熱能進(jìn)行發(fā)電。而且可將熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力提供給安裝熱能發(fā)電裝置的汽車，可將該電力的電能至少作為安裝熱能發(fā)電裝置的汽車用來(lái)驅(qū)動(dòng)引擎的驅(qū)動(dòng)能中的一部分使用。
如上所述，在具有高溫位置的汽車之中，通過(guò)配置將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱能發(fā)電裝置來(lái)發(fā)電十分有效。因此，安裝熱能發(fā)電裝置的汽車可獲得熱能發(fā)電裝置提供的穩(wěn)定電力。
也就是說(shuō)，作為熱源可將汽車引擎產(chǎn)生的余熱的熱能作為驅(qū)動(dòng)安裝熱能發(fā)電裝置的汽車的驅(qū)動(dòng)能有效利用。此種有效利用余熱能量的技術(shù)是一種長(zhǎng)期保護(hù)地球環(huán)境所需要的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種安裝有熱能發(fā)電裝置的汽車，其特征在于包括熱能發(fā)電裝置，該熱能發(fā)電裝置具有通過(guò)加熱釋放出電子的電子釋放部件、通過(guò)在與上述電子釋放部件之間施加電場(chǎng)使上述電子釋放部件釋放出的電子加速的電子加速部件、收集由上述電子釋放部件釋放并經(jīng)上述電子加速部件加速的電子的電子收集部件、使上述電子收集部件與上述電子加速部件之間電氣絕緣的絕緣部件；通過(guò)將上述電子收集部件作為負(fù)極，將上述電子釋放部件作為正極，使電子從上述電子收集部件中移動(dòng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電；將在安裝該熱能發(fā)電裝置汽車引擎產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到的位置上配置的上述熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能，至少作為用來(lái)驅(qū)動(dòng)上述引擎的驅(qū)動(dòng)能的一部分使用。
2.一種安裝有熱能發(fā)電裝置的汽車，其特征在于包括熱能發(fā)電裝置，該熱能發(fā)電裝置具有通過(guò)加熱釋放出電子的電子釋放部件、通過(guò)在上述電子釋放部件之間施加電場(chǎng)使上述電子釋放部件釋放出的電子加速的電子加速部件、收集由上述電子釋放部件釋放并經(jīng)上述電子加速部件加速的電子的電子收集部件、使上述電子收集部件與上述電子加速部件之間電氣絕緣的絕緣部件；通過(guò)將上述電子收集部件作為負(fù)極，將上述電子釋放部件作為正極，使電子從上述電子收集部件中移動(dòng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電；將在安裝該熱能發(fā)電裝置汽車引擎產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到的位置上配置的上述熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電能，至少作為用來(lái)使安裝該熱能發(fā)電裝置的汽車的電氣系統(tǒng)工作的電能的一部分使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述安裝有熱能發(fā)電裝置的汽車，其特征在于上述熱能發(fā)電裝置以與上述引擎接觸的狀態(tài)配置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述安裝有熱能發(fā)電裝置的汽車，其特征在于上述引擎是轉(zhuǎn)缸式引擎。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述安裝有熱能發(fā)電裝置的汽車，其特征在于上述引擎是以氫氣為燃料使之燃燒輸出動(dòng)力的氫氣引擎，同時(shí)配置了電解水的電解裝置，通過(guò)將上述熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力提供給上述電解裝置，將產(chǎn)生的氫氣和氧氣提供給上述氫氣引擎。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述安裝有熱能發(fā)電裝置的汽車，其特征在于上述電子釋放部件是在導(dǎo)電性基板上大體垂直地插植了多個(gè)碳納米管的電極。
全文摘要
具有通過(guò)加熱釋放出電子(e)的電子釋放部件(2)以及收集電子釋放部件(2)釋放出的電子的電子收集部件(3)，通過(guò)將電子收集部件作為負(fù)極，將電子釋放部件作為正極，使電子在電子收集部件中移動(dòng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電的熱能發(fā)電裝置100配置于安裝熱能發(fā)電裝置的汽車(200、300)的引擎(50)產(chǎn)生的余熱可熱傳導(dǎo)到的位置上，將熱能發(fā)電裝置產(chǎn)生的電力提供給安裝該熱能發(fā)電裝置的汽車。
文檔編號(hào)H01M10/06GK1829863SQ0382681
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者赤松則男, 西角博, 矢野謙典 申請(qǐng)人:赤松則男, 西角博