專利名稱：熱能傳遞電路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沒(méi)有外部電源的系統(tǒng)，利用純粹在全球環(huán)境中排放或生成的熱源并轉(zhuǎn)換成電能或化學(xué)能。例如，本發(fā)明涉及存在于在源自電子設(shè)備、燃燒設(shè)備、它們的相關(guān)設(shè)備、太陽(yáng)光、地?zé)岬鹊耐獠繜崃康挠绊懴聹囟容^高的建筑物、物體等的任何部分、空間或區(qū)域(下文稱為“空間”)中的熱能，以及涉及使這樣的熱能傳遞到遠(yuǎn)離該空間等的遠(yuǎn)程位置的熱能傳遞電路系統(tǒng)、以及將這樣的熱能直接轉(zhuǎn)換成電能并供應(yīng)電能的系統(tǒng)。
此外，本發(fā)明涉及將熱能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并存儲(chǔ)化學(xué)能，以便有效利用直接轉(zhuǎn)換生成的電能和傳遞的熱能的轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在全世界范圍內(nèi)，通常以不可逆地轉(zhuǎn)換成熱能的方式來(lái)使用能量。為了防止這樣的熱能排放出去或?yàn)榱讼欧诺臒崮?，進(jìn)行利用通過(guò)附加熱機(jī)或電能供應(yīng)的能量的強(qiáng)制氣冷或強(qiáng)制冷卻。這樣就會(huì)引起能耗和在這種冷卻設(shè)備中生成的噪聲增加，從而引起一些問(wèn)題。
此外，當(dāng)建筑物或圍繞建筑物的區(qū)域在太陽(yáng)光輻射、地?zé)岬鹊挠绊懴聹囟容^高時(shí)，進(jìn)行利用通過(guò)附加熱機(jī)或電能供應(yīng)的能量的強(qiáng)制氣冷或強(qiáng)制水冷，以便排放或消除這個(gè)高溫部分的熱能。這樣就會(huì)引起能耗和這種冷卻設(shè)備中生成的噪聲增加，從而引起一些問(wèn)題。
但是，當(dāng)前，人們已經(jīng)開始通過(guò)積極地循環(huán)利用這樣的熱能來(lái)節(jié)省能量，或通過(guò)降低噪聲來(lái)減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)的努力。不附加使用熱能或電能地積極循環(huán)利用生成熱能的技術(shù)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。此外，在冷卻設(shè)備中生成的噪聲還沒(méi)有得到充分降低。
盡管在如上所述的自然界中存在取之不盡的熱能，但以電能或化學(xué)能的形式取出熱能的技術(shù)仍然處在離實(shí)際應(yīng)用很遠(yuǎn)的初始開發(fā)階段。
但是，根據(jù)很久以來(lái)被稱為珀耳帖(Peltier)效應(yīng)和塞貝克(Seebeck)效應(yīng)的物理原理，從熱能轉(zhuǎn)換成電能，以及相反，從電能轉(zhuǎn)換成熱能是完全可能的。也就是說(shuō)，當(dāng)電流流過(guò)相互連接并保持在相同溫度的兩種不同導(dǎo)體時(shí)，除了焦耳熱之外，還生成輻射熱或吸收熱。這種效應(yīng)就是珀耳帖(J.C.A.Peltier)在1834年首先發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，被稱為珀耳帖效應(yīng)。此外，當(dāng)連接兩種不同導(dǎo)線，使兩個(gè)觸點(diǎn)保持在不同溫度T1和T2并切斷導(dǎo)線之一時(shí)，在切端之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象由塞貝克(J.J.Seebeck)在1821年首先發(fā)現(xiàn)。在兩端之間生成的電動(dòng)勢(shì)被稱為熱電動(dòng)勢(shì)，以及為了紀(jì)念發(fā)現(xiàn)者，將這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。換句話說(shuō)，珀耳帖效應(yīng)是從電能轉(zhuǎn)換成熱能的原理，而塞貝克效應(yīng)是從熱能(溫差)轉(zhuǎn)換成電能的原理。
作為礦物燃料和原子能的替代能源，利用塞貝克效應(yīng)開發(fā)熱電轉(zhuǎn)換元件(塞貝克元件)正在引起人們注意。塞貝克元件的熱電動(dòng)勢(shì)取決于兩個(gè)觸點(diǎn)的溫度，此外，取決于兩種導(dǎo)線的材料。通過(guò)將熱電動(dòng)勢(shì)除以溫度變化獲得的導(dǎo)出值被稱為塞貝克系數(shù)。通過(guò)使塞貝克系數(shù)不同的兩種導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)接觸來(lái)形成熱電轉(zhuǎn)換元件。由于兩種導(dǎo)體中的自由電子數(shù)不同，電子在兩種導(dǎo)體之間運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致兩種導(dǎo)體之間的勢(shì)差。如果向一個(gè)觸點(diǎn)施加熱能，則在該觸點(diǎn)激起自由電子的運(yùn)動(dòng)，但在沒(méi)有提供熱能的另一個(gè)觸點(diǎn)上未激起自由電子運(yùn)動(dòng)。觸點(diǎn)之間的這種溫差，即，自由電子被激發(fā)的差異導(dǎo)致熱能轉(zhuǎn)換成電能。這種效應(yīng)一般被稱為熱電效應(yīng)。
一般說(shuō)來(lái)，塞貝克元件是加熱部分(較高溫度方)和冷卻部分(較低溫度方)的集成元件。利用珀耳帖效應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換元件(稱為珀耳帖元件)也是吸熱部分和生熱部分的集成元件。因此，在塞貝克元件中，加熱部分和冷卻部分相互干擾，而在珀耳帖元件中，吸熱部分和生熱部分相互干擾。其結(jié)果是，塞貝克效應(yīng)或珀耳帖效應(yīng)隨時(shí)間衰減。因此，由于放置設(shè)備的地點(diǎn)造成物理限制，利用這樣的珀耳帖元件和塞貝克元件來(lái)構(gòu)建大型能量轉(zhuǎn)換設(shè)備是不實(shí)際的。
本申請(qǐng)的發(fā)明人(申請(qǐng)人)發(fā)明并提出了利用塞貝克元件的熱電轉(zhuǎn)換裝置和利用這種裝置的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(參考專利文件1)。根據(jù)專利文件1，利用塞貝克元件或珀耳帖元件構(gòu)成的電路系統(tǒng)局限于包括外部電源的系統(tǒng)并以有限的形式使用。
圖10是示出本申請(qǐng)的發(fā)明人(申請(qǐng)人)在專利文件1中提出的利用珀耳帖效應(yīng)的長(zhǎng)距離熱能傳遞系統(tǒng)的示意圖。如圖10所示，將兩個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件100和200配備成彼此面對(duì)面。每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件100(200)通過(guò)接合件d103(d203)將具有不同塞貝克系數(shù)的第一導(dǎo)電件A101(A201)和第二導(dǎo)電件B102(B202)接合在一起來(lái)構(gòu)成，接合件d103(d203)由具有高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的材料(例如，銅、金、鉑和鋁)制成。
熱電轉(zhuǎn)換元件100的第一導(dǎo)電件A101和第二導(dǎo)電件B102與接合件d103相對(duì)的表面、以及熱電轉(zhuǎn)換元件200的第一導(dǎo)電件A201和第二導(dǎo)電件B202與接合件d203相對(duì)的表面分別通過(guò)具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)電材料(由銅、金、鉑和鋁等制成的連線材料)連接。在連接第一導(dǎo)電件的電路上配備了外部直流電源300(Vex)。因此，提供了將接合件d103和d203分別作為吸熱方和生熱方的成對(duì)珀耳帖效應(yīng)熱傳遞電路系統(tǒng)。
上述導(dǎo)電材料的長(zhǎng)度要求長(zhǎng)到熱電轉(zhuǎn)換元件100和熱電轉(zhuǎn)換元件200不會(huì)相互熱干擾。但是，理論上可以將長(zhǎng)度設(shè)置在從幾微米的很短長(zhǎng)度到幾百公里的范圍內(nèi)。
如此構(gòu)成的熱傳遞電路系統(tǒng)用作將吸熱部分(即，負(fù)熱源)和生熱部分(即，正熱源)放置成彼此相隔任意距離，以便可以獨(dú)立使用這兩個(gè)正負(fù)熱源的系統(tǒng)。
當(dāng)外部直流電源300(Vex)將電流供應(yīng)給如圖10所示的電路系統(tǒng)時(shí)，由于珀耳帖效應(yīng)，在熱電轉(zhuǎn)換元件100和200的兩端發(fā)生吸熱現(xiàn)象和放熱現(xiàn)象。由此確認(rèn)，在彼此獨(dú)立配備作為吸熱方的熱電轉(zhuǎn)換元件100和作為生熱方的熱電轉(zhuǎn)換元件200的結(jié)構(gòu)中，存在珀耳帖效應(yīng)。此外，可以確認(rèn)，在這種情況下，反向供應(yīng)電流將導(dǎo)致在兩端相反地出現(xiàn)放熱現(xiàn)象和吸熱現(xiàn)象。
圖11是示出從圖10的電路系統(tǒng)中除去外部直流電源300的確認(rèn)塞貝克效應(yīng)的電路系統(tǒng)，即，熱能轉(zhuǎn)換成電能電路系統(tǒng)的示意圖。在圖11中，可以確認(rèn)，當(dāng)在熱電轉(zhuǎn)換元件100那一端和熱電轉(zhuǎn)換元件200那一端之間，也就是說(shuō)，在接合件d103和接合件d203之間施加大約80℃的溫差時(shí)，在除去了電源的終端之間生成0.2毫伏的電動(dòng)勢(shì)。
可以確認(rèn)，在獨(dú)立配備作為冷卻方的熱電轉(zhuǎn)換元件100和作為加熱方的熱電轉(zhuǎn)換元件200的結(jié)構(gòu)中，同樣存在塞貝克效應(yīng)。
在如圖11所示的電路系統(tǒng)中，將導(dǎo)電材料的長(zhǎng)度調(diào)整(如有必要，在從幾微米的很短長(zhǎng)度到幾百公里的范圍內(nèi))為熱電轉(zhuǎn)換元件100和熱電轉(zhuǎn)換元件200不會(huì)相互熱干擾。切除一部分導(dǎo)電材料以提供電壓輸出端。將熱電轉(zhuǎn)換元件100那一端(接合件d103)和熱電轉(zhuǎn)換元件200那一端(接合件d203)放置在不同溫度環(huán)境中。使各自環(huán)境下的溫度T1和T2之間的溫差T1-T2(或T2-T1)保持有限。因此，可以將存在于不同環(huán)境下的熱能直接轉(zhuǎn)換成電能并用作電源。
塞貝克效應(yīng)用于將溫差直接轉(zhuǎn)換成電能。這種效應(yīng)可以通過(guò)至少保證使T1＞T4(或T1＜T4)的關(guān)系成立的距離來(lái)獲得。因此，必須保證使熱電轉(zhuǎn)換元件100和熱電轉(zhuǎn)換元件200不會(huì)相互熱干擾的距離。
專利文件1日本專利申請(qǐng)公布第2003-92433號(hào)。
但是，像參照?qǐng)D10和11的示意圖所述那樣的電路對(duì)于長(zhǎng)距離熱能傳遞需要外部直流電源300，或需要在從熱能到電能的轉(zhuǎn)換中獲得電動(dòng)勢(shì)的終端。當(dāng)提出如專利文件1所公開的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)，珀耳帖元件和塞貝克元件使用能量是單向的。例如，還沒(méi)有構(gòu)造一旦轉(zhuǎn)換成熱形式就循環(huán)利用能量的循環(huán)利用系統(tǒng)、取消相關(guān)外部電源并同時(shí)降低伴生噪聲的技術(shù)教導(dǎo)。
但是，人們希望未來(lái)不引起全球變暖并且不使環(huán)境惡化地使用熱能，以及在循環(huán)利用的同時(shí)避免使用因配備了外部電源的能量。此外，為了保護(hù)周圍環(huán)境，必須積極地降低噪聲。這就是開發(fā)未來(lái)使用熱能的技術(shù)所面臨的不可回避的主要挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種熱能傳遞電路系統(tǒng)、熱能資源到電能轉(zhuǎn)換和供應(yīng)系統(tǒng)、以及熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)。
具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的是省略所涉及的電源本身并降低噪聲。本發(fā)明的目的是提供將存在于諸如在源自電子設(shè)備、燃燒設(shè)備、它們的相關(guān)設(shè)備、太陽(yáng)光、地?zé)岬鹊耐獠繜崃康挠绊懴陆ㄖ?、物體等溫度較高的空間等的鄰近區(qū)域中的熱能直接轉(zhuǎn)換成電能，并將生成的熱能從生成熱能的空間等自動(dòng)傳遞到遠(yuǎn)程空間等的系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的目的是通過(guò)循環(huán)利用生成的熱能來(lái)節(jié)約系統(tǒng)中的所有能量。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種熱能傳遞電路系統(tǒng)，包括一對(duì)熱電轉(zhuǎn)換元件，每一個(gè)都包括具有不同塞貝克系數(shù)的第一和第二導(dǎo)電件以及將第一和第二導(dǎo)電件接合在一起的接合件；將熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與另一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；將熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與另一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；所述熱電轉(zhuǎn)換元件的各自一個(gè)端部被放置在不同的溫度環(huán)境中；所述導(dǎo)電耦合件建立連接達(dá)保持關(guān)系Tm＞Tn的距離，其中，Tm代表較高溫度方的熱電轉(zhuǎn)換元件之一的一個(gè)端部的溫度，以及Tn代表較低溫度方的另一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部的溫度；以及包括熱電轉(zhuǎn)換元件對(duì)的電路系統(tǒng)中的開路端，該開路端相互短路以便閉合所述電路系統(tǒng)作為一個(gè)整體，其中，沒(méi)有外部電源地將熱能傳遞到遠(yuǎn)程空間。
此外，本發(fā)明提供了一種熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件，每一個(gè)都包括具有不同塞貝克系數(shù)的第一和第二導(dǎo)電件以及將第一和第二導(dǎo)電件接合在一起的接合件；將至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與吸熱端部和散熱端部之一電連接的導(dǎo)電耦合件；將至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與吸熱端部和散熱端部之一電連接的導(dǎo)電耦合件；將除了至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的其它每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與除了該每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的其它熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；將除了至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的其它每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與除了該每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的其它熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；所述熱電轉(zhuǎn)換元件的各自一個(gè)端部以及所述吸熱端部和散熱端部之一被放置在多個(gè)不同溫度環(huán)境下；所述導(dǎo)電耦合件建立連接達(dá)保持關(guān)系Tm＞Tn的距離，其中，Tm代表較高溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部或吸熱端部的溫度，以及Tn代表較低溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部或散熱端部的溫度；以及包括熱電轉(zhuǎn)換元件以及吸熱端部和散熱端部之一的電路系統(tǒng)中的開路端，該開路端相互短路以便閉合電路系統(tǒng)作為一個(gè)整體，其中，將熱能轉(zhuǎn)換成電能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，進(jìn)一步包括外部負(fù)載設(shè)備和電路切換開關(guān)，其中，至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分通過(guò)導(dǎo)電耦合件和電路切換開關(guān)連接到外部負(fù)載設(shè)備；至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分通過(guò)導(dǎo)電耦合件和電路切換開關(guān)連接到外部負(fù)載設(shè)備；以及響應(yīng)于溫度環(huán)境之間的幅度關(guān)系變化來(lái)切換電路切換開關(guān)，以便使能量轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的輸出電壓在一個(gè)方向上保持不變。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，第一和第二導(dǎo)電件的至少一個(gè)通過(guò)導(dǎo)電耦合件連接到接合件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，第一導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第一導(dǎo)電件串聯(lián)連接，和/或第二導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第二導(dǎo)電件串聯(lián)連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，第一導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第一導(dǎo)電件并聯(lián)連接，和/或第二導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第二導(dǎo)電件并聯(lián)連接。
此外，本發(fā)明提供了一種熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件，每一個(gè)都包括具有不同塞貝克系數(shù)的第一和第二導(dǎo)電件以及將第一和第二導(dǎo)電件接合在一起的接合件；將至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與吸熱端部和散熱端部之一電連接的導(dǎo)電耦合件；將至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與吸熱端部和散熱端部之一電連接的導(dǎo)電耦合件；包括氫生成電極和氧生成電極的水電解器電路，所述氫生成電極和氧生成電極通過(guò)導(dǎo)電耦合件與至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分以及至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接；將除了至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的其它每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與除了該每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的其它熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；將除了至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的其它每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與除了該每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的其它熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；所述熱電轉(zhuǎn)換元件的各自一個(gè)端部以及吸熱端部和散熱端部之一被放置在多個(gè)不同溫度環(huán)境下；所述導(dǎo)電耦合件建立連接達(dá)保持關(guān)系Tm＞Tn的距離，其中，Tm代表較高溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部或吸熱端部的溫度，以及Tn代表較低溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部或散熱端部的溫度；以及包括熱電轉(zhuǎn)換元件以及吸熱端部和散熱端部之一的電路系統(tǒng)中的開路端，該開路端相互短路以便閉合所述電路系統(tǒng)作為一個(gè)整體，其中，沒(méi)有外部電源地將熱能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并存儲(chǔ)化學(xué)能。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電路切換開關(guān)，其中，水電解器電路的氫生成電極和氧生成電極通過(guò)導(dǎo)電耦合件和電路切換開關(guān)與至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分、以及至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接；以及響應(yīng)于溫度環(huán)境之間的幅度關(guān)系變化來(lái)切換電路切換開關(guān)，以便使能量轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的輸出電壓在一個(gè)方向上保持不變。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，第一和第二導(dǎo)電件的至少一個(gè)通過(guò)導(dǎo)電耦合件連接到接合件。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，第一導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第一導(dǎo)電件串聯(lián)連接，和/或第二導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第二導(dǎo)電件串聯(lián)連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，第一導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第一導(dǎo)電件并聯(lián)連接，和/或第二導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第二導(dǎo)電件并聯(lián)連接。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的沒(méi)有外部電源的無(wú)電源熱電效應(yīng)熱能傳遞電路系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出演示根據(jù)本發(fā)明的沒(méi)有外部電源的無(wú)電源熱電效應(yīng)熱能傳遞電路系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電路例子的示意圖；圖3是示出利用圖2中的沒(méi)有外部電源的無(wú)電源熱電效應(yīng)熱能傳遞電路系統(tǒng)演示的結(jié)果的示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，將熱能轉(zhuǎn)換成電能并將它供應(yīng)給外部負(fù)載的系統(tǒng)例子的示意圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，將熱能轉(zhuǎn)換成電能并將它供應(yīng)給外部負(fù)載的系統(tǒng)修正例子的示意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，將熱能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并以氫或氧的形式存儲(chǔ)它的轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)例子的示意圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，將熱能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并以氫或氧的形式存儲(chǔ)它的轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)修正例子的示意圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，包括將熱能轉(zhuǎn)換成電能并將它供應(yīng)給外部負(fù)載的系統(tǒng)、以及將熱能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并以氫或氧的形式存儲(chǔ)它的轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)的熱能到電能轉(zhuǎn)換和供應(yīng)以及轉(zhuǎn)換成化學(xué)能和存儲(chǔ)系統(tǒng)的示意圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，將熱能轉(zhuǎn)換成電能并將它供應(yīng)給外部負(fù)載的系統(tǒng)的修正應(yīng)用的示意圖；圖10是示出利用珀耳帖效應(yīng)的傳統(tǒng)熱能傳遞電路系統(tǒng)例子的示意圖；和圖11是示出利用塞貝克效應(yīng)的傳統(tǒng)熱能到電能轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)例子的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的熱能傳遞電路系統(tǒng)、熱能資源到電能資源和供應(yīng)系統(tǒng)、以及熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖1是示出沒(méi)有外部電源的無(wú)電源熱電效應(yīng)熱能傳遞電路系統(tǒng)例子的示意圖。
如圖1所示，將兩個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10和20配備成彼此面對(duì)面。通過(guò)接合件d13(d23)將具有不同塞貝克系數(shù)的第一導(dǎo)電件A11(A21)和第二導(dǎo)電件B12(B22)接合在一起，來(lái)構(gòu)成每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件10(20)，接合件d13(d23)由具有高導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性的材料(例如，銅、金、鉑和鋁)制成。這個(gè)結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D10和11所述的傳統(tǒng)例子相同。
熱電轉(zhuǎn)換元件10的第一導(dǎo)電件A11和第二導(dǎo)電件B12與接合件d13相對(duì)的表面、以及熱電轉(zhuǎn)換元件20的第一導(dǎo)電件A21和第二導(dǎo)電件B22與接合件d23相對(duì)的表面分別通過(guò)具有高導(dǎo)熱性的導(dǎo)電材料(由銅、金、鉑和鋁等制成的連線材料)連接。在連接熱電轉(zhuǎn)換元件10和熱電轉(zhuǎn)換元件20的第一導(dǎo)電件的電路和連接它們的第二導(dǎo)電件的電路上沒(méi)有配備外部直流電源300(Vex)，以便形成無(wú)電源驅(qū)動(dòng)型電路系統(tǒng)。
在圖1中，熱電轉(zhuǎn)換元件10和20被放置在不同溫度環(huán)境下。熱電轉(zhuǎn)換元件10處于溫度T1的較高溫度方，而熱電轉(zhuǎn)換元件20處于溫度T4的較低溫度方。保證距離使得關(guān)系T1＞T4保持。這樣就構(gòu)成了熱能到電勢(shì)能的直接能量轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。為了閉合整個(gè)電路系統(tǒng)，將電路中的開路端短路。
電流因塞貝克效應(yīng)所生成的電能而流過(guò)電路系統(tǒng)。這使得熱能因珀耳帖效應(yīng)和湯姆遜(Thomson)效應(yīng)以電的方式直接從較高溫度方傳遞到較低溫度方。這樣就實(shí)現(xiàn)了無(wú)電源熱電效應(yīng)熱能傳遞電路系統(tǒng)。順便提一下，湯姆遜效應(yīng)是在塞貝克效應(yīng)相同的導(dǎo)體的末端被放置在不同溫度環(huán)境中的條件下電流流過(guò)時(shí)，在較高溫度方出現(xiàn)吸熱和在較低溫度方出現(xiàn)生熱的現(xiàn)象。
如圖1所示的電路系統(tǒng)不需要冷卻風(fēng)扇和機(jī)械動(dòng)力部分。這樣就可以減少因附加熱機(jī)引起的熱能，并降低因利用來(lái)自外部電源的電能進(jìn)行強(qiáng)制氣冷和強(qiáng)制冷卻引起的噪聲。
圖2示出了演示如圖1所示的無(wú)電源熱電效應(yīng)熱能傳遞電路系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電路。為了便于描述，賦予與圖1中相同的符號(hào)。
與如圖1所示的熱能傳遞電路相比，圖2右方的電路配有開關(guān)17。通過(guò)閉合和斷開開關(guān)，電路在短路狀態(tài)和開路狀態(tài)之間切換。
圖2左方的熱電轉(zhuǎn)換元件10配有外部供熱系統(tǒng)16。外部供熱系統(tǒng)16與陽(yáng)極氧化層15電絕緣但熱接合。陽(yáng)極氧化層14附著到熱電轉(zhuǎn)換元件10的接合件13上。外部供熱系統(tǒng)16通過(guò)陽(yáng)極氧化層15與陽(yáng)極氧化層14接合。外部供熱系統(tǒng)16將溫度T1供應(yīng)給熱電轉(zhuǎn)換元件10的接合件13。右方熱電轉(zhuǎn)換元件20的接合件23與具有高導(dǎo)熱性的陽(yáng)極氧化層24電絕緣但熱連接。
例如，左方包括熱電轉(zhuǎn)換元件10的電路和右方包括熱電轉(zhuǎn)換元件20的電路的每一個(gè)包括包括二十五對(duì)串聯(lián)pi型珀耳帖元件的電路。包括珀耳帖元件部分的每個(gè)電路的電阻等于0.30Ω。
在電路中，溫度T3以下的部分和溫度T4以下的部分處于這樣的位置，使得由于其中的珀耳帖效應(yīng)的吸熱和放熱效應(yīng)相對(duì)于溫度T2以下的部分相反。因此，T3部分的溫度和T4部分的溫度相對(duì)于T2部分相反地變化。因此，理論上預(yù)測(cè)，T3部分的溫度和T4部分的溫度相互同步地變化。
這種電路用于根據(jù)如下過(guò)程進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。
首先，(1)通過(guò)未示出的外部電源驅(qū)動(dòng)外部供熱系統(tǒng)16，并斷開右方的自完成驅(qū)動(dòng)型熱能傳遞電路中的開關(guān)17。在那個(gè)條件下，在由于珀耳帖效應(yīng)生成的熱量、電路的熱傳導(dǎo)和圍繞電路的空氣之間建立起熱平衡狀態(tài)，使得圖2中的各個(gè)部分的溫度T1、T2、T3和T4基本上變成穩(wěn)態(tài)值。
其次，(2)當(dāng)溫度T1、T2、T3和T4基本上處在熱平衡狀態(tài)時(shí)，重復(fù)短路(閉合)和斷開右方的自完成驅(qū)動(dòng)型熱能傳遞電路中的開關(guān)17。確定溫度T1、T2、T3和T4如何隨時(shí)間變化。圖3通過(guò)曲線圖顯示了溫度T1、T2、T3和T4如何隨開關(guān)17的短路和斷開而變化。在圖3中，符號(hào)(c)和(o)所代表的垂直線分別指示使開關(guān)17短路的時(shí)間和斷開開關(guān)17的時(shí)間。水平軸指示經(jīng)過(guò)的時(shí)間，而垂直軸指示溫度(℃)。當(dāng)處在斷開狀態(tài)時(shí)，右方的自完成驅(qū)動(dòng)型熱能傳遞電路中由于塞貝克效應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)等于大約50mV。
如圖3所示，當(dāng)使開關(guān)17短路時(shí)，與左電路系統(tǒng)較接近的部分的溫度T1、T2和T3下降，而右電路的溫度T4上升。這表明，由于珀耳帖效應(yīng)，熱能在電路內(nèi)傳遞。這個(gè)結(jié)果可從理論上預(yù)測(cè)出來(lái)。溫度T2和T4相反地變化。溫度T3和T4相互同步地重復(fù)下降和上升。
前述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果演示并確認(rèn)了無(wú)電源熱電效應(yīng)熱能傳遞電路系統(tǒng)的原理。這里，由于在無(wú)電源熱驅(qū)動(dòng)型電路中，pi型珀耳帖元件對(duì)的數(shù)量等于25的較小值，由于塞貝克效應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)等于大約50mV的小值。當(dāng)處在短路狀態(tài)時(shí)，電流值等于大約0.17A。
但是，如果將右方無(wú)電源熱驅(qū)動(dòng)型電路中的pi型珀耳帖元件對(duì)的數(shù)量設(shè)置成用在演示中的熱電轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量的三十倍，即，設(shè)置成750對(duì)來(lái)構(gòu)成電路系統(tǒng)，則與pi型珀耳帖元件對(duì)的數(shù)量成正比的由于塞貝克效應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)等于大約1.5V?？梢灶A(yù)期，當(dāng)電路電阻降低到大約0.5Ω的低值時(shí)，會(huì)有3到4A的短路電流流過(guò)，以傳遞實(shí)驗(yàn)中的熱能十倍的熱能。
接著，參照?qǐng)D4來(lái)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖4是示出利用熱能資源、將它轉(zhuǎn)換成電能、并將它供應(yīng)給外部負(fù)載電路37的系統(tǒng)，即，熱能資源到電能資源轉(zhuǎn)換和供應(yīng)系統(tǒng)的示意圖。
如圖4所示，在熱能資源到電能資源轉(zhuǎn)換和供應(yīng)系統(tǒng)中，將一個(gè)或多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件或?qū)щ婑詈霞胖迷谖鍌€(gè)不同的溫度環(huán)境中。將外部溫度T1的熱能從存在于自然界中或人造的外部熱源38供應(yīng)到將構(gòu)成第一熱電轉(zhuǎn)換元件組31的每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件31a到31c的第一導(dǎo)電件A和第二導(dǎo)電件B接合在一起的接合件d。因此，第一熱電轉(zhuǎn)換元件組31被放置在最高溫度T1的溫度環(huán)境下。
將導(dǎo)電耦合件32(32a，32b)放置在次最高溫度T2(T2＜T1)的溫度環(huán)境下。如圖所示，導(dǎo)電耦合件32形成為包括并行放置的兩個(gè)導(dǎo)電件和耦合兩個(gè)并行導(dǎo)電件的末端的相同材料的一個(gè)導(dǎo)電件的П型導(dǎo)電件。例如，導(dǎo)電耦合件32可以由銅、金、鉑和鋁等形成。
將構(gòu)成第二熱電轉(zhuǎn)換元件組33的熱電轉(zhuǎn)換元件33a和33b放置在第三高溫度T3(T3＜T2)的溫度環(huán)境下。將熱電轉(zhuǎn)換元件33a和33b的每一個(gè)的第一導(dǎo)電件A和第二導(dǎo)電件B接合在一起的接合件d的溫度保持在溫度T3。
將構(gòu)成第三熱電轉(zhuǎn)換元件組34的熱電轉(zhuǎn)換元件34a和34b放置在比溫度T3低的溫度T4的溫度環(huán)境下。將熱電轉(zhuǎn)換元件34a和34b的每一個(gè)的第一導(dǎo)電件A和第二導(dǎo)電件B接合在一起的接合件d的溫度保持在第四溫度T4。
將導(dǎo)電耦合件35放置在最低溫度T5的溫度環(huán)境下。與導(dǎo)電耦合件32的情況一樣，導(dǎo)電耦合件35形成為包括并行放置的兩個(gè)導(dǎo)電件和耦合兩個(gè)并行導(dǎo)電件的末端的相同材料的一個(gè)導(dǎo)電件的П型導(dǎo)電件。導(dǎo)電耦合件35的材料可以與導(dǎo)電耦合件32的材料相同或不同。
如圖4所示，被放置在那些不同溫度環(huán)境(T1到T5)下的熱電轉(zhuǎn)換元件31、33和34以及導(dǎo)電耦合件32和35通過(guò)導(dǎo)電連線材料連接。具體地說(shuō)，如圖所示，在放置在溫度環(huán)境T1下的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件31當(dāng)中，熱電轉(zhuǎn)換元件31a和31b分別與處在溫度環(huán)境T4下的第三熱電轉(zhuǎn)換元件組34的熱電轉(zhuǎn)換元件34a和34b連接。這種連接是通過(guò)連線材料將構(gòu)成各自熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件相互連接并將構(gòu)成每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件相互連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。熱電轉(zhuǎn)換元件因此被級(jí)聯(lián)。
處在溫度環(huán)境T1下的熱電轉(zhuǎn)換元件31b的第一導(dǎo)電件與放置在溫度環(huán)境T5下的pi型導(dǎo)電耦合件35的一個(gè)終端連接。導(dǎo)電耦合件35的另一個(gè)終端與熱電轉(zhuǎn)換元件31c的第二導(dǎo)電件連接。熱電轉(zhuǎn)換元件31b和31c因此被級(jí)聯(lián)。
類似地，處在溫度環(huán)境T1下的熱電轉(zhuǎn)換元件31c的第一導(dǎo)電件與放置在溫度環(huán)境T3下的熱電轉(zhuǎn)換元件33a的第一導(dǎo)電件連接。此外，如圖所示，放置在溫度環(huán)境T3下的熱電轉(zhuǎn)換元件33和放置在溫度環(huán)境T2下的導(dǎo)電耦合件32通過(guò)連線材料相互重復(fù)連接。最后，處在溫度環(huán)境T3下的熱電轉(zhuǎn)換元件33與負(fù)載電阻36的一端連接。負(fù)載電阻36的另一端與熱電轉(zhuǎn)換元件34a的第一導(dǎo)電件連接。將負(fù)載電阻36兩端之間的電壓供應(yīng)給外部負(fù)載電路37。
圖5示出了如圖4所示的利用熱能資源、將它轉(zhuǎn)換成電能、并將它供應(yīng)給外部負(fù)載電路37的系統(tǒng)的修正例子。具體地說(shuō)，盡管在圖4的例子中，熱電轉(zhuǎn)換元件31b的第一導(dǎo)電件A和熱電轉(zhuǎn)換元件31c的第二導(dǎo)電件B通過(guò)導(dǎo)電耦合件35相互連接，但在如圖5所示的修正例子中，熱電轉(zhuǎn)換元件31b的第一導(dǎo)電件A和熱電轉(zhuǎn)換元件31c的第二導(dǎo)電件B與取代圖4的導(dǎo)電耦合件35的電路切換開關(guān)50連接，并通過(guò)電路切換開關(guān)50與外部負(fù)載電路37連接。
當(dāng)熱電轉(zhuǎn)換元件組31的溫度環(huán)境T1與熱電轉(zhuǎn)換元件組34的溫度環(huán)境T4之間的幅度關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，切換電路切換開關(guān)50。例如，當(dāng)在白天和夜晚之間關(guān)系反過(guò)來(lái)時(shí)，切換它。這用于控制流過(guò)外部負(fù)載電路37的電流的方向在一個(gè)方向上不變。
例如，在白天T1＞T4的溫度環(huán)境下，使電路切換開關(guān)50連接到圖5中的(1)這一方，使得根據(jù)塞貝克電動(dòng)勢(shì)的極性，電流按照?qǐng)D中的電路中的箭頭方向流過(guò)外部負(fù)載電路37。當(dāng)溫度環(huán)境變化成T1＜T4的溫度環(huán)境時(shí)，例如，當(dāng)時(shí)間進(jìn)入晚上使溫度關(guān)系反過(guò)來(lái)時(shí)，塞貝克電動(dòng)勢(shì)的極性相對(duì)于溫度環(huán)境變化之前的狀態(tài)(例如，在白天)也反過(guò)來(lái)。通過(guò)切換電路的連接，使電路切換開關(guān)50連接到圖5中的(2)這一方，流過(guò)外部負(fù)載電路37的電流的方向與溫度環(huán)境變化之前的狀態(tài)(例如，在白天)相同。也就是說(shuō)，電流按照?qǐng)D中的電路中的箭頭方向流過(guò)。因此，通過(guò)按照溫度環(huán)境的變化(例如，在白天和夜晚之間)來(lái)切換電路切換開關(guān)50的連接，可以控制流過(guò)外部負(fù)載電路37的電流的方向在一個(gè)方向上不變。
在如圖5所示的實(shí)施例中，只配備了一個(gè)電路切換開關(guān)50。但是，很顯然，當(dāng)存在多個(gè)不同溫度環(huán)境時(shí)，通過(guò)配備多個(gè)開關(guān)，可以獲得與如上所述相似的效果。
圖6示出了將水電解器39用作外部負(fù)載的應(yīng)用，即，利用熱能、將它轉(zhuǎn)換成化學(xué)能、并以化學(xué)能的形式存儲(chǔ)它的系統(tǒng)。
如圖6所示的應(yīng)用與如圖4所示的第一實(shí)施例的不同之處在于，將水電解器39配備在圖4中放置導(dǎo)電耦合件35的位置。
在圖6的轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)中，熱電轉(zhuǎn)換元件34a的第一導(dǎo)電件A與水電解器39的氫生成電極39a連接，而熱電轉(zhuǎn)換元件33c的第二導(dǎo)電件B與水電解器39的氧生成電極39b連接。
與圖4的例子一樣，熱電轉(zhuǎn)換元件34a和34b與熱電轉(zhuǎn)換元件31a和31b級(jí)聯(lián)。熱電轉(zhuǎn)換元件31b的第一導(dǎo)電件A與如上所述的水電解器39的氧生成電極39b連接。水電解器39的氫生成電極39a與熱電轉(zhuǎn)換元件31c的第二導(dǎo)電件B連接。
熱電轉(zhuǎn)換元件31c的第一導(dǎo)電件A與熱電轉(zhuǎn)換元件33a的第一導(dǎo)電件A連接。熱電轉(zhuǎn)換元件33a的第二導(dǎo)電件B通過(guò)放置在溫度環(huán)境T2下的導(dǎo)電耦合件32與熱電轉(zhuǎn)換元件33c的第一導(dǎo)電件A級(jí)聯(lián)。
在利用熱能資源的如此構(gòu)成的轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)中，由于根據(jù)將溫度環(huán)境T1供應(yīng)給熱電轉(zhuǎn)換元件31的熱源38、處在比那個(gè)溫度環(huán)境低的溫度環(huán)境(T2)中的導(dǎo)電耦合件32、熱電轉(zhuǎn)換元件33(T3)、以及熱電轉(zhuǎn)換元件34(T4)之間的溫差的塞貝克效應(yīng)，電流沿著箭頭方向流動(dòng)。
所述電流用于電解存儲(chǔ)在水電解器39內(nèi)的水，并從而生成氫氣H2和氧氣O2。
圖7示出了將圖5所示的利用電路切換開關(guān)的例子應(yīng)用于圖6的利用水電解器39的例子的例子。具體地說(shuō)，在圖6的例子中，熱電轉(zhuǎn)換元件31b的第一導(dǎo)電件A通過(guò)導(dǎo)電連線材料與水電解器39的氧生成電極39b連接。水電解器39的氫生成電極39a與熱電轉(zhuǎn)換元件31c的第二導(dǎo)電件連接。因此形成電路。另一方面，在圖7中，熱電轉(zhuǎn)換元件31b的第一導(dǎo)電件A和熱電轉(zhuǎn)換元件34a的第一導(dǎo)電件A通過(guò)電路切換開關(guān)50與水電解器39的氧生成電極39b和氫生成電極39a連接。
當(dāng)熱電轉(zhuǎn)換元件組31的溫度環(huán)境T1與熱電轉(zhuǎn)換元件組34的溫度環(huán)境T4之間的幅度關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，切換電路切換開關(guān)50。例如，當(dāng)在白天和夜晚之間關(guān)系反過(guò)來(lái)時(shí)，切換它。這用于控制流過(guò)水電解器39的電流的方向在一個(gè)方向上不變。因此，可以與溫度環(huán)境的變化無(wú)關(guān)地(例如，在白天和夜晚兩者期間)通過(guò)水電解器39將氫氣H2和氧氣O2分別存儲(chǔ)在分立存儲(chǔ)部分中。
例如，在白天T1＞T4的溫度環(huán)境下，使電路切換開關(guān)50連接到圖5中的(1)這一方，使得根據(jù)塞貝克電動(dòng)勢(shì)的極性，電流按照?qǐng)D中的電路中的箭頭方向流過(guò)水電解器39。當(dāng)溫度環(huán)境變化成T1＜T4的溫度環(huán)境時(shí)，例如，當(dāng)時(shí)間進(jìn)入晚上使溫度關(guān)系反過(guò)來(lái)時(shí)，塞貝克電動(dòng)勢(shì)的極性相對(duì)于溫度環(huán)境變化之前的狀態(tài)(例如，在白天)也反過(guò)來(lái)。通過(guò)切換電路的連接，使電路切換開關(guān)50連接到圖5中的(2)這一方，流過(guò)水電解器39的電流的方向與溫度環(huán)境變化之前的狀態(tài)(例如，在白天)相同。也就是說(shuō)，電流按照?qǐng)D中的電路中的箭頭方向流過(guò)。因此，通過(guò)按照溫度環(huán)境的變化(例如，在白天和夜晚之間)來(lái)切換電路切換開關(guān)50的連接，可以控制流過(guò)水電解器39的電流的方向在一個(gè)方向上不變。
在如圖7所示的實(shí)施例中，只配備了一個(gè)電路切換開關(guān)50。但是，很顯然，當(dāng)存在多個(gè)不同溫度環(huán)境時(shí)，通過(guò)配備多個(gè)開關(guān)，可以達(dá)到與如上所述相似的效果。
圖8示出了組合圖4所示的將熱能轉(zhuǎn)換成電能并將電壓施加在負(fù)載上的電路和圖6所示的將熱能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并存儲(chǔ)它的系統(tǒng)的例子。將相同的符號(hào)賦予與圖4和6中相似的構(gòu)成部分。
如圖8所示，負(fù)載電阻36的兩端與熱電轉(zhuǎn)換元件31和熱電轉(zhuǎn)換元件41連接。經(jīng)過(guò)熱電轉(zhuǎn)換元件31、負(fù)載電阻36(外部負(fù)載電路37)、熱電轉(zhuǎn)換元件41、導(dǎo)電耦合件40、熱電轉(zhuǎn)換元件34再到熱電轉(zhuǎn)換元件31的閉合電路形成用于將熱能轉(zhuǎn)換成電能的電路。
經(jīng)過(guò)熱電轉(zhuǎn)換元件31、水電解器39、熱電轉(zhuǎn)換元件33、導(dǎo)電耦合件32、熱電轉(zhuǎn)換元件31以及水電解器39的閉合電路對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)。由于已經(jīng)參照?qǐng)D4和6描述過(guò)，這里省略對(duì)圖8中的每個(gè)電路系統(tǒng)的描述。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分和熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分(或與接合件相反方的第一和第二導(dǎo)電件)與另一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一或第二導(dǎo)電件或?qū)щ婑詈霞娺B接。
將如此接合的熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部和導(dǎo)電耦合件的吸熱端部或散熱端部放置在多個(gè)不同溫度環(huán)境下。導(dǎo)電耦合件建立連接達(dá)保持關(guān)系Tm＞Tn的距離，其中，Tm代表較高溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件或吸熱端部的溫度，以及Tn代表較低溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件或散熱端部的溫度。
以上使得可以從多個(gè)導(dǎo)電耦合件中的任何點(diǎn)中取出電勢(shì)能。因此，可以構(gòu)成多個(gè)熱能到電能的直接能量轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。并且，通過(guò)短路多個(gè)電路系統(tǒng)的整個(gè)組合電路系統(tǒng)中的開路端，使得電流通過(guò)在多個(gè)點(diǎn)獲得的電能流過(guò)整個(gè)組合電路系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)將存在于所述多個(gè)點(diǎn)的熱能集成并直接轉(zhuǎn)換成電能的功能。
此外，可以實(shí)現(xiàn)一種電路系統(tǒng)，具有通過(guò)附著到組合電路系統(tǒng)中的任意點(diǎn)的輸出終端將獲得的電能供應(yīng)給外部電路的功能、以及利用安裝在組合電路系統(tǒng)中的任意點(diǎn)的水電解器和電容器將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并存儲(chǔ)它的功能。
更進(jìn)一步，可以實(shí)現(xiàn)具有那兩種功能的綜合功能的熱能資源到電能資源轉(zhuǎn)換和供應(yīng)以及轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)。
圖9示出了圖4所示的熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和供應(yīng)系統(tǒng)的修正應(yīng)用。在構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換元件31的熱電轉(zhuǎn)換元件31a中，多個(gè)第一導(dǎo)電件A(在圖9中，兩個(gè))的一端并行排列并連接到用作吸熱端部的接合件d，以及第二導(dǎo)電件B也與接合件d連接，形成珀耳帖塞貝克元件。多個(gè)第一導(dǎo)電件A的另一端通過(guò)導(dǎo)電耦合件連接到另一個(gè)接合件d。
在構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換元件31的熱電轉(zhuǎn)換元件31b中，多個(gè)第二導(dǎo)電件B(在圖9中，兩個(gè))的一端并行排列并與用作吸熱端部的接合件d連接，以及第一導(dǎo)電件A也與接合件d連接，形成珀耳帖塞貝克元件。
如熱電轉(zhuǎn)換元件31a或熱電轉(zhuǎn)換元件31b所示，可以并行排列多個(gè)第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B(兩個(gè)或更多個(gè))。通過(guò)如此并聯(lián)多個(gè)第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B(兩個(gè)或更多個(gè))，可以減少熱電轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量和導(dǎo)電耦合件的數(shù)量，并增加流過(guò)導(dǎo)電耦合件的電流。
在構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換元件31的熱電轉(zhuǎn)換元件31c中，多個(gè)第一導(dǎo)電件A(在圖9中，兩個(gè))和多個(gè)第二導(dǎo)電件B(在圖9中，兩個(gè))分別通過(guò)導(dǎo)電耦合件串聯(lián)。串聯(lián)的第一導(dǎo)電件A的一端和串聯(lián)的第二導(dǎo)電件B的一端通過(guò)導(dǎo)電耦合件與接合件d連接，形成П型珀耳帖塞貝克元件。接合件d由與導(dǎo)電耦合件相同的材料制成。因此，接合件本身與耦合件整合在一起形成П形。串聯(lián)的第二導(dǎo)電件B的另一端通過(guò)П型導(dǎo)電耦合件35與熱電轉(zhuǎn)換元件31b的第一導(dǎo)電件A的另一端連接。類似地，熱電轉(zhuǎn)換元件31c中串聯(lián)的第一導(dǎo)電件A的另一端通過(guò)導(dǎo)電耦合件與熱電轉(zhuǎn)換元件組33的熱電轉(zhuǎn)換元件33a的第一導(dǎo)電件A連接。
熱電轉(zhuǎn)換元件組32中的熱電轉(zhuǎn)換元件32a的結(jié)構(gòu)與圖4中的那個(gè)不同。如圖9所示，在熱電轉(zhuǎn)換元件32a中，第一導(dǎo)電件A和第二導(dǎo)電件B通過(guò)導(dǎo)電耦合件d與接合件連接。再次，所述接合件形成為П形。在熱電轉(zhuǎn)換元件32a中，不是多個(gè)第二導(dǎo)電件B串聯(lián)，而是單個(gè)第二導(dǎo)電件B通過(guò)導(dǎo)電耦合件連接到用作吸熱端部的接合件。另一方面，多個(gè)第一導(dǎo)電件A(在圖9中，兩個(gè))通過(guò)導(dǎo)電耦合件d串聯(lián)。第一導(dǎo)電件A的一端通過(guò)導(dǎo)電耦合件d連接到用作吸熱端部的接合件d。
在熱電轉(zhuǎn)換元件34中的熱電轉(zhuǎn)換元件34b中，多個(gè)第一導(dǎo)電件A(在圖9中，兩個(gè))并行排列，其一端與接合件d連接，而多個(gè)第二導(dǎo)電件B(在圖9中，三個(gè))并行排列，其一端與接合件d連接。每個(gè)第一導(dǎo)電件A(兩個(gè)第一導(dǎo)電件A)的另一端通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)接合件d連接，而每個(gè)第二導(dǎo)電件B(三個(gè)第二導(dǎo)電件B)的另一端通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)接合件d連接。
因此，圖9所示的修正應(yīng)用如圖4所示的實(shí)施例的不同之處在于，在熱電轉(zhuǎn)換元件組(31，32，34)的熱電轉(zhuǎn)換元件(П型珀耳帖塞貝克元件)中，并聯(lián)或串聯(lián)地配備了多個(gè)第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B。
配備多個(gè)第一導(dǎo)電件A和第二導(dǎo)電件B的理由是，當(dāng)配備橫斷面大于導(dǎo)電耦合件的單個(gè)第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B時(shí)，在電路所在的空間或環(huán)境的影響下，單個(gè)第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B可能損壞而無(wú)法呈現(xiàn)其功能。第一導(dǎo)電件A和第二導(dǎo)電件B是p型或n型半導(dǎo)體。來(lái)源于外部震動(dòng)、地震等的外力可能導(dǎo)致半導(dǎo)體破裂，并導(dǎo)致電路系統(tǒng)斷開和出故障。當(dāng)像本例那樣配備了多個(gè)第一導(dǎo)電件A和第二導(dǎo)電件B時(shí)，即使其中之一出現(xiàn)破裂導(dǎo)致斷開，其余的第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B仍然連接著，形成電路并保持其功能。這就提高了電路系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠性。
此外，當(dāng)多個(gè)第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B與接合件d并聯(lián)時(shí)，該電路系統(tǒng)可以用作恒流電源，將大電流供應(yīng)給外部電路。相反，隨著并聯(lián)的比例降低，電路的塞貝克電動(dòng)勢(shì)相對(duì)升高。因此，該電路系統(tǒng)也可以用作恒壓電源，通過(guò)導(dǎo)電耦合件將高壓供應(yīng)給外部電路。
以上意味著可以靈活地對(duì)供給電力的負(fù)載系統(tǒng)需要高壓還是大電流作出響應(yīng)。也就是說(shuō)，可以通過(guò)提高和降低熱電轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的電路配置的并聯(lián)比例來(lái)提供應(yīng)用。
此外，如熱電轉(zhuǎn)換元件31c所示，作為吸熱端部的接合件d形成為П形的理由如下。第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B包括由塞貝克系數(shù)隨溫度升高而相對(duì)減小的材料形成的p型或n型半導(dǎo)體。第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B放置在遠(yuǎn)離高溫部分的地方并通過(guò)由銅等形成的導(dǎo)電件d連接，從而抗因高溫引起的性能退化的能力強(qiáng)。這使得可以在遠(yuǎn)離高溫部分的工作溫度區(qū)內(nèi)使用第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件。
第一導(dǎo)電件A和/或第二導(dǎo)電件B通過(guò)導(dǎo)電耦合件d串聯(lián)的理由是，可以通過(guò)增加工作溫度區(qū)內(nèi)的串聯(lián)熱電轉(zhuǎn)換元件的數(shù)量來(lái)提高塞貝克電動(dòng)勢(shì)。這是因?yàn)?，塞貝克電?dòng)勢(shì)與塞貝克系數(shù)比導(dǎo)電耦合件d高兩個(gè)數(shù)量級(jí)的第一導(dǎo)電件A和第二導(dǎo)電件B中的溫度梯度的積分成正比。
第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B不是由長(zhǎng)片形成，而是通過(guò)導(dǎo)電耦合件d串聯(lián)的理由是，作為第一和第二導(dǎo)電件的材料的半導(dǎo)體抗彎曲應(yīng)力的能力較弱。如果第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B由長(zhǎng)片形成，則來(lái)源于外部震動(dòng)、地震等的外力可能導(dǎo)致半導(dǎo)體破裂，并導(dǎo)致電路系統(tǒng)斷開和出故障。因此，第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B由短片形成，并通過(guò)由諸如銅線的吸收外力的柔性材料制成的導(dǎo)電耦合件d連接。這樣就可以防止電路系統(tǒng)斷開并提高電路系統(tǒng)長(zhǎng)期使用的可靠性。
如熱電轉(zhuǎn)換元件32a所示，連接的第一導(dǎo)電件A的數(shù)量可以不同于連接的第二導(dǎo)電件B的數(shù)量。即使第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B損壞而導(dǎo)致電路系統(tǒng)斷開，也無(wú)需替換損壞部分，所有連接的第一導(dǎo)電件A或第二導(dǎo)電件B的數(shù)量增加允許通過(guò)導(dǎo)電耦合件進(jìn)行連接使電路系統(tǒng)的斷開得到恢復(fù)。這樣就顯著地降低了更新電路系統(tǒng)的成本并縮短了恢復(fù)時(shí)間。
盡管如圖9所示的修正應(yīng)用被描述成如圖4所示的將熱能轉(zhuǎn)換成電能、并將它供應(yīng)給外部負(fù)載的系統(tǒng)的例子，但很顯然，可以實(shí)現(xiàn)如圖5所示的修正例子、如圖6和7所示的轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)的例子、以及如圖8所示的熱能到電能轉(zhuǎn)換和供應(yīng)以及轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)的例子的各種修正應(yīng)用。
盡管上面參照附圖并針對(duì)本發(fā)明的某些實(shí)施例和修正對(duì)本發(fā)明作了描述，但本發(fā)明不局限于所述的實(shí)施例。很顯然，本發(fā)明包括在權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明主題內(nèi)的各種形式。
借助于像本發(fā)明那樣不需要附加外部電源的無(wú)電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以無(wú)需使用附加電能地將存在于在源自電子設(shè)備、燃燒設(shè)備、它們的相關(guān)設(shè)備、太陽(yáng)光、地?zé)岬鹊耐獠繜崃康挠绊懴聹囟容^高的建筑物、物體等的任何部分、空間或區(qū)域中的熱能直接轉(zhuǎn)換成電能。
此外，可以使生成的熱能從生成熱能的空間等自動(dòng)傳遞到遠(yuǎn)程空間等，并循環(huán)利用傳遞的熱能。熱能的循環(huán)利用節(jié)約了能量，并通過(guò)從系統(tǒng)中除去外部電源而有效地利用了系統(tǒng)中的所有熱能，并獲得基于無(wú)電源驅(qū)動(dòng)的熱電效應(yīng)。
此外，可以使高溫下的熱能自動(dòng)傳遞到需要熱能的空間等。因此，不需要風(fēng)扇和機(jī)械動(dòng)力部分。因此，可以降低因利用附加熱機(jī)生成的能量或利用電能進(jìn)行強(qiáng)制氣冷和強(qiáng)制水冷而引起的噪聲。
更進(jìn)一步，可以將取之不盡地存在于在從低溫到高溫的全球環(huán)境中相互遠(yuǎn)離的區(qū)域中并難以使用的熱能直接轉(zhuǎn)換成易于使用的電能形式，并可以將電能供應(yīng)給需要它的電子裝備。因此，可以以電能的形式將難以存儲(chǔ)的熱能存儲(chǔ)在電容器中。并且，可以利用傳送的熱能將水電解，將它轉(zhuǎn)換成氫能并存儲(chǔ)它。因此，可以構(gòu)造出轉(zhuǎn)換成化學(xué)能資源和存儲(chǔ)自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種熱能傳遞電路系統(tǒng)，包括一對(duì)熱電轉(zhuǎn)換元件，每一個(gè)都包括具有不同塞貝克系數(shù)的第一和第二導(dǎo)電件以及將第一和第二導(dǎo)電件接合在一起的接合件；將熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與另一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；將熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與另一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；所述熱電轉(zhuǎn)換元件的各自一個(gè)端部被放置在不同溫度環(huán)境下；所述導(dǎo)電耦合件建立連接達(dá)保持關(guān)系Tm＞Tn的距離，其中，Tm代表較高溫度方的熱電轉(zhuǎn)換元件之一的一個(gè)端部的溫度，以及Tn代表較低溫度方的另一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部的溫度；以及包括所述熱電轉(zhuǎn)換元件對(duì)的電路系統(tǒng)中的開路端，所述開路端相互短路以便閉合電路系統(tǒng)作為一個(gè)整體，其中，沒(méi)有外部電源地將熱能傳遞到遠(yuǎn)程位置。
2.一種熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件，每一個(gè)都包括具有不同塞貝克系數(shù)的第一和第二導(dǎo)電件以及將第一和第二導(dǎo)電件接合在一起的接合件；將至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與吸熱端部和散熱端部之一電連接的導(dǎo)電耦合件；將至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與吸熱端部和散熱端部之一電連接的導(dǎo)電耦合件；將除了所述至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與除了所述每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的所述熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；將除了所述至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與除了所述每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的所述熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；所述熱電轉(zhuǎn)換元件具有各自一個(gè)端部，所述一個(gè)端部以及所述吸熱端部和散熱端部之一被放置在多個(gè)不同溫度環(huán)境下；所述導(dǎo)電耦合件建立連接達(dá)保持關(guān)系Tm＞Tn的距離，其中，Tm代表較高溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部或吸熱端部的溫度，以及Tn代表較低溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部或散熱端部的溫度；以及包括熱電轉(zhuǎn)換元件以及所述吸熱端部和散熱端部之一的電路系統(tǒng)中的開路端，所述開路端相互短路以便閉合所述電路系統(tǒng)作為一個(gè)整體，其中，熱能被轉(zhuǎn)換成電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，進(jìn)一步包括外部負(fù)載設(shè)備和電路切換開關(guān)，其中，所述至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分通過(guò)導(dǎo)電耦合件和電路切換開關(guān)與外部負(fù)載設(shè)備連接；所述至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分通過(guò)導(dǎo)電耦合件和電路切換開關(guān)與外部負(fù)載設(shè)備連接；以及響應(yīng)于溫度環(huán)境之間的幅度關(guān)系變化而切換所述電路切換開關(guān)，以便使能量轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的輸出電壓在一個(gè)方向上保持不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，所述第一和第二導(dǎo)電件的至少一個(gè)通過(guò)導(dǎo)電耦合件與接合件連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4的任何一項(xiàng)所述的熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，所述第一導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第一導(dǎo)電件串聯(lián)，和/或所述第二導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第二導(dǎo)電件串聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到4的任何一項(xiàng)所述的熱能資源到電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其中，所述第一導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第一導(dǎo)電件并聯(lián)，和/或所述第二導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第二導(dǎo)電件并聯(lián)。
7.一種熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件，每一個(gè)都包括具有不同塞貝克系數(shù)的第一和第二導(dǎo)電件以及將第一和第二導(dǎo)電件接合在一起的接合件；將至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與吸熱端部和散熱端部之一電連接的導(dǎo)電耦合件；將至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與所述吸熱端部和散熱端部之一電連接的導(dǎo)電耦合件；包括氫生成電極和氧生成電極的水電解器電路，所述氫生成電極和氧生成電極通過(guò)導(dǎo)電耦合件與至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分、以及至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接；將除了所述至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與除了所述每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；將除了至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分與除了所述每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件之外的熱電轉(zhuǎn)換元件之一的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接的導(dǎo)電耦合件；所述熱電轉(zhuǎn)換元件具有各自一個(gè)端部，所述一個(gè)端部以及吸熱端部和散熱端部之一被放置在多個(gè)不同溫度環(huán)境下；所述導(dǎo)電耦合件建立連接達(dá)保持關(guān)系Tm＞Tn的距離，其中，Tm代表較高溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部或吸熱端部的溫度，以及Tn代表較低溫度方的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的一個(gè)端部或散熱端部的溫度；以及包括熱電轉(zhuǎn)換元件以及吸熱端部和散熱端部之一的電路系統(tǒng)中的開路端，所述開路端相互短路以便閉合所述電路系統(tǒng)作為一個(gè)整體，其中，沒(méi)有外部電源地將熱能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并存儲(chǔ)所述化學(xué)能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電路切換開關(guān)，其中，所述水電解器電路的氫生成電極和氧生成電極通過(guò)導(dǎo)電耦合件和電路切換開關(guān)與至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分、以及至少一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第二導(dǎo)電件與接合件相對(duì)的部分電連接；以及響應(yīng)于溫度環(huán)境之間的幅度關(guān)系變化來(lái)切換電路切換開關(guān)，以便使能量轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)的輸出電壓在一個(gè)方向上保持不變。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述第一和第二導(dǎo)電件的至少一個(gè)通過(guò)導(dǎo)電耦合件與所述接合件連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9的任何一項(xiàng)所述的熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述第一導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第一導(dǎo)電件串聯(lián)，和/或第二導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第二導(dǎo)電件串聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7到9的任何一項(xiàng)所述的熱能資源到化學(xué)能資源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述第一導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第一導(dǎo)電件并聯(lián)，和/或第二導(dǎo)電件通過(guò)導(dǎo)電耦合件與另一個(gè)第二導(dǎo)電件并聯(lián)。
全文摘要
具有不同塞貝克系數(shù)的第一導(dǎo)電件和第二導(dǎo)電件通過(guò)接合件接合在一起以形成多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件，以及這些熱電轉(zhuǎn)換元件被放置在至少兩個(gè)不同溫度環(huán)境中。各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件或它的第二導(dǎo)電件通過(guò)電布線相互連接以形成直接能量轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)，以及從這個(gè)電布線上的任意部分拾取電勢(shì)能。因此，形成從熱能到電能的直接能量轉(zhuǎn)換電路系統(tǒng)。水電解器被放置在連接具有連接的各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換元件的第一導(dǎo)電件或第二導(dǎo)電件的電路系統(tǒng)的通路中，從而能夠?qū)崮苻D(zhuǎn)換成化學(xué)能并存儲(chǔ)它。
文檔編號(hào)H01L35/30GK101065853SQ20058003918
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者近藤義臣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社明電舍, 近藤義臣