專利名稱：結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器的制作方法
熱電子發(fā)電器是一種把熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置。本來(lái)，這種發(fā)電方式很先進(jìn)，但科學(xué)家對(duì)它已研究二、三十年了，至今卻未能得到實(shí)際的應(yīng)用。原因是它的工質(zhì)氣體采用熱電離，而單純熱電離要達(dá)到發(fā)電所必需的20西/米的電導(dǎo)率，工質(zhì)溫度需高達(dá)6000K左右。當(dāng)工質(zhì)中加入低電離電位的銫蒸氣后，要達(dá)到相同的電導(dǎo)率，工質(zhì)溫度亦需要2500K左右，這是當(dāng)今的耐火材料所無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間承受的。若在加銫熱電離的基礎(chǔ)上再增加非平衡電離(非熱電離)措施，要使工質(zhì)氣體在1500-2000K的溫度下有20西/米的電導(dǎo)率，則必需大量消耗其它高附加值的非熱能，例如對(duì)工質(zhì)氣體外加電場(chǎng)、電磁輻射等以使工質(zhì)中的銫原子電離。但這些非平衡電離措施效率甚低，經(jīng)濟(jì)上很不合算，因而亦無(wú)實(shí)用價(jià)值。
我現(xiàn)今僅僅通過(guò)發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而引發(fā)的正電荷吸引力和陽(yáng)極吸引力，可以毫不消耗其它非熱能，便能使加銫工質(zhì)氣體產(chǎn)生非平衡電離而提高工質(zhì)氣體的電離度和電導(dǎo)率，使發(fā)電器工質(zhì)在1500-2000K的溫度下達(dá)到較高的熱電轉(zhuǎn)換效率。
為使以下論述能結(jié)合附圖進(jìn)行，得首先對(duì)附圖作圖面說(shuō)明如下陰極1(因有兩種形狀的發(fā)電器，因此陰極1可以是陰極板或是園筒陰極)陽(yáng)極細(xì)條2、陽(yáng)極3(因有兩種形狀的發(fā)電器，因此陽(yáng)極3可以是陽(yáng)極基板或是園筒陽(yáng)極)、外殼4、惰性氣體及銫種子進(jìn)出口開(kāi)關(guān)5、發(fā)電通道6、陽(yáng)極細(xì)條間隙7、加熱源(或燃燒室)8、發(fā)電器所有陽(yáng)極細(xì)條正電荷中心9、發(fā)電器所有陽(yáng)極細(xì)條負(fù)電荷中心10、燃料入口11、空氣對(duì)流孔12、與煤氣灶相似的打火裝置13、爐膛14、煙道口15，高溫廢氣流向16和正電荷鞘層17。


圖1結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器縱剖面示意圖。
圖2受熱不均勻的金屬導(dǎo)體其冷、熱兩端產(chǎn)生了電位差(即產(chǎn)生了正、負(fù)電荷分離)說(shuō)明圖。
圖3原有的熱電子發(fā)電器沒(méi)有陽(yáng)極吸引力說(shuō)明圖。
圖4園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器橫剖面示意圖。
圖6園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器上底面示意圖。
圖6園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器縱剖面示意圖。
圖7園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器下底面示意圖。
圖8冶金爐煙道口利用廢氣余熱發(fā)電的園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器縱剖面示意圖。
為使所屬專業(yè)人員能夠充分理解本發(fā)電器通過(guò)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使工質(zhì)氣體產(chǎn)生非平衡電離(非熱電離)而提高工質(zhì)氣體電導(dǎo)率的原理，有必要詳細(xì)論述有關(guān)技術(shù)方案(1)發(fā)電器制作用材1、2、3均是耐高溫、抗腐蝕的合金良導(dǎo)體。可選用FS-85合金(《材料手冊(cè)》美G·S布拉德H·R克勞瑟著，科學(xué)出版社89年版641頁(yè))。其成分是鈮60.6％、鉭28％、鎢10.5％和鋯0.9％。這種合金的熔點(diǎn)為2863K，在高于1644K時(shí)抗拉強(qiáng)度103Mpa。FS-85合金主要成份的相對(duì)電導(dǎo)率為(銀為100)鈮12.2、鉭54.63、鎢14(《材料手冊(cè)》640頁(yè)及1244頁(yè))。鈮、鉭、鎢都有很強(qiáng)的抗酸、堿腐蝕性能(《材料手冊(cè)》640頁(yè)，888頁(yè)及965頁(yè))。由此可見(jiàn)，必需耐受高溫、抗酸堿腐蝕、導(dǎo)電良好的本發(fā)電器的1、2、3，很適宜用FS-85合金制作。此外，可供選用的難熔、抗腐蝕、導(dǎo)電良好的金屬或合金還有許多。(2)發(fā)電器4使用密封、絕緣、隔熱、耐高溫的氧化鎂陶瓷制作。外加石棉層，石棉之處更以不銹鋼薄板作最外層。(3)1與3相平行，2與3相垂直，2與3是連接為一體的(見(jiàn)附圖1)。發(fā)電器內(nèi)腔是完全密封的。從5向發(fā)電器的6和7充入惰性氣體及按氣體重量比充入1-4％的銫種子后，便將5完全密封，使惰性氣體及銫種子長(zhǎng)期保存其內(nèi)，不再泄漏。(4)根據(jù)氣體熱電離理論，若要使電離氣體成為宏觀電中性的等離子體，那么電離氣體所在系統(tǒng)的線度L，必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于德拜長(zhǎng)度λD(λD＝6.9×10-3厘米)即L＞＞λD。我把7的寬度，設(shè)定為0.5-1厘米之間，就是為了使7內(nèi)基本保持宏觀電中性，確保銫原子電離產(chǎn)生的銫離子能作為宏觀電中性的粒子順利進(jìn)入7內(nèi)，為在發(fā)電器內(nèi)電路中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)引發(fā)的正電荷吸引力作好準(zhǔn)備。(5)金屬導(dǎo)體受熱不均勻時(shí)，將產(chǎn)生正、負(fù)電荷分離現(xiàn)象，即在金屬導(dǎo)體的冷、熱兩端產(chǎn)生了一定的電位差(見(jiàn)附圖2)。原理是因?yàn)殡娮訜徇\(yùn)動(dòng)的速度與溫度關(guān)系密切，溫度越高，電子運(yùn)動(dòng)速度越快。當(dāng)金屬導(dǎo)體受到不均勻加熱時(shí)，熱端的自由電子就比冷端的運(yùn)動(dòng)得快，運(yùn)動(dòng)較快的電子常常從熱端遷移至冷端，進(jìn)入冷端的快速電子與冷端的運(yùn)動(dòng)較慢的電子之間發(fā)生碰撞時(shí)，將自己一部分動(dòng)能傳遞給慢速電子后，速度就減慢了，最后以與它周圍的自由電子幾乎相同的速度運(yùn)動(dòng)。這樣，從熱端進(jìn)入冷端的自由電子好像被“卡”在冷端了，因而從冷端進(jìn)入熱端的自由電子是非常少的。由此可見(jiàn)，不均勻加熱使較多的自由電子聚集在金屬導(dǎo)體的冷端，冷端成了負(fù)極，熱端缺少電子，成了正極，因而冷、熱兩端之間產(chǎn)生了正、負(fù)電荷分離現(xiàn)象，即產(chǎn)生了一定的電位差。冷、熱兩端溫差愈大，兩端間的電位差也愈大。(6)1的正、負(fù)電荷分離據(jù)上原理，當(dāng)1受到8加熱，1受熱面上將出現(xiàn)空穴(缺少電子)，帶正電荷；1背熱面上則聚集著較多的自由電子，帶負(fù)電荷(見(jiàn)附圖1)。(7)2的正、負(fù)電荷分離同理，2近熱段出現(xiàn)了空穴(缺少電子)，帶正電荷；2遠(yuǎn)熱段則聚集著較多的自由電子，帶負(fù)電荷(見(jiàn)附圖1)。(8)3帶負(fù)電荷因?yàn)?是與許多2連接為一體的，即3屬于2遠(yuǎn)熱段的延伸，因此3與2遠(yuǎn)熱段一樣，亦聚集著較多的自由電子，帶負(fù)電荷(見(jiàn)附圖1)。(9)當(dāng)8以2300K溫度加熱1時(shí)，發(fā)電器內(nèi)(設(shè)發(fā)電器內(nèi)總的高度僅5-10厘米)的6和7中的惰性工質(zhì)氣體將能達(dá)到約1800-2300K之間的溫度梯度。惰性工質(zhì)氣體中的銫原子受熱后將部分熱電離為銫離子和電子。此時(shí)發(fā)電器內(nèi)呈宏觀電中性。(10)正電荷鞘層的形成7惰性工質(zhì)氣體中的銫離子因受到2遠(yuǎn)熱段所帶電子負(fù)電荷的吸引力，將在2遠(yuǎn)熱段表面附近的周圍空間，形成一層穩(wěn)定的、薄薄的銫離子薄層，即正電荷鞘層(見(jiàn)附圖1)。
同理，由于3與2的遠(yuǎn)熱段一樣帶負(fù)電荷，因而在3表面附近空間亦將形成一層穩(wěn)定的、薄薄的銫離子層，即正電荷鞘層(見(jiàn)附圖1)。(11)正電荷吸引力的產(chǎn)生由于2遠(yuǎn)熱段和3聚集著較多的自由電子負(fù)電荷，因而將把惰性工質(zhì)氣體中的銫離子吸附在其表面附近空間，并形成穩(wěn)定的銫離子薄層，即正電荷鞘層。本文所稱的正電荷吸引力，正是由于這些正電荷鞘層的正電荷，對(duì)1發(fā)射出來(lái)的電子負(fù)電荷，產(chǎn)生了庫(kù)侖長(zhǎng)程吸引力而言。
正電荷吸引力將能大大加快1發(fā)射出來(lái)的電子及6惰性工質(zhì)氣體中的電子由1向2和3遷移的運(yùn)動(dòng)速度。而對(duì)電子的加速正是非平衡電離(非熱電離)的成因。(12)熱能對(duì)電子的定向推力的產(chǎn)生當(dāng)8以2300K的溫度加熱1時(shí)，由于發(fā)電器內(nèi)總的高度僅5-10厘米，因此加熱將使6和7內(nèi)的惰性工質(zhì)氣體的溫度，很快便形成了從2300K向1800K左右逐漸遞降的溫度梯度。根據(jù)氣體熱傳導(dǎo)理論，此時(shí)發(fā)電器內(nèi)的惰性工質(zhì)氣體將產(chǎn)生熱傳導(dǎo)現(xiàn)象。即1一側(cè)惰性工質(zhì)氣體的動(dòng)能，將向2和3一側(cè)定向遷移。在此過(guò)程中，1發(fā)射出來(lái)的電子亦隨惰性工質(zhì)氣體動(dòng)能的定向遷移而獲得定向加速(電子從1向2和3加速運(yùn)動(dòng))。我將熱能對(duì)電子的這種定向作用力稱之為熱能對(duì)電子的定向推力。(13)陽(yáng)極吸引力的產(chǎn)生所謂陽(yáng)極吸引力，其值等于2近熱段空穴所帶正電荷對(duì)1發(fā)射出來(lái)的電子負(fù)電荷所產(chǎn)生的庫(kù)侖長(zhǎng)程吸引力，減去2遠(yuǎn)熱段所帶電子負(fù)電荷對(duì)1發(fā)射出來(lái)的電子負(fù)電荷所產(chǎn)生的庫(kù)侖長(zhǎng)程斥力。
產(chǎn)生陽(yáng)極吸引力的根本原因是因?yàn)?與1相垂直，是因?yàn)?的方向與發(fā)電器內(nèi)惰性工質(zhì)氣體的熱傳導(dǎo)方向相平行。這種方向的2，必然受熱不均勻。根據(jù)上第3頁(yè)“(5)”的原理。由于2近熱段比2遠(yuǎn)熱段更較近發(fā)電器的8，因此2近熱段的溫度＞2遠(yuǎn)熱段的溫度。此情況下，2近熱段上快速運(yùn)動(dòng)的自由電子，將向2遠(yuǎn)熱段遷移。當(dāng)進(jìn)入2遠(yuǎn)熱段的快速電子與2遠(yuǎn)熱段上運(yùn)動(dòng)較慢的電子之間發(fā)生碰撞時(shí)，將自己一部分動(dòng)能傳遞給慢速電子后，速度就減慢了，最后以與它周圍的自由電子幾乎相同的速度運(yùn)動(dòng)。這樣，從2近熱段進(jìn)入2遠(yuǎn)熱段的自由電子，好像被“卡”在2遠(yuǎn)熱段了，因而從2遠(yuǎn)熱段進(jìn)入2近熱段的自由電子是非常少的。由此可見(jiàn)，與發(fā)電器內(nèi)惰性工質(zhì)氣體的熱傳導(dǎo)方向相平行的2，受到如上不均勻加熱后，將有較多的自由電子聚集在2的遠(yuǎn)熱段，因而帶負(fù)電荷；而在2近熱段，由于出現(xiàn)了空穴(缺少電子)，因而帶正電荷(見(jiàn)附圖1)。
2之所以能對(duì)1發(fā)射出來(lái)的電子，產(chǎn)生巨大的吸引力，大大加快電子由1遷至2和3的運(yùn)動(dòng)速度，并促進(jìn)1順利、大量發(fā)射電子，原因有以下兩方面A、有利因素得到大發(fā)揚(yáng)由于2與1相垂直，當(dāng)2密集排列時(shí)(即7很狹窄)，發(fā)電器內(nèi)所有2近熱段上的空穴正電荷，便大集中于距離1較近的位置，即9距離1較近。根據(jù)庫(kù)侖定律F＝Qq/εr2關(guān)于兩點(diǎn)電荷之間的作用力與其距離的平方成反比的原理，9便必然要對(duì)1發(fā)射出來(lái)的電子負(fù)電荷產(chǎn)生很強(qiáng)的庫(kù)侖長(zhǎng)程吸引力。因而大大加快電子由1遷至2和3的運(yùn)動(dòng)速度，而對(duì)電子的加速正是非平衡電離(非熱電離)的成因。B、不利因素得到大抑制由于2與1相垂直，當(dāng)2密集排列時(shí)(即7很狹窄)，發(fā)電器內(nèi)所有2遠(yuǎn)熱段上的電子負(fù)電荷，便大集中于距離1較遠(yuǎn)的位置，即10距離1較遠(yuǎn)。好得很！這些在發(fā)電器內(nèi)能對(duì)1發(fā)射出來(lái)的電子產(chǎn)生同性相斥力，即具有阻礙、減慢1發(fā)射出來(lái)的電子由1向2和3遷移的不利因素(亦即限制1大量、順利發(fā)射電子的不利因素)，今已大集中于距離1較遠(yuǎn)的位置上去了。根據(jù)庫(kù)侖定律F＝Qq/εr2關(guān)于兩點(diǎn)電荷之間的作用力與其距離的平方成反比的原理，負(fù)電荷大集中于距離1較遠(yuǎn)的位置上(即10位于距離1較遠(yuǎn)的位置)，無(wú)疑將使1發(fā)射出來(lái)的電子由1向2和3遷移的阻力大大減弱了。阻力既已得到減弱，電子便可加快由1向2和3遷移的運(yùn)動(dòng)速度了。而對(duì)電子的加速正是非平衡電離(非熱電離)的成因。
總結(jié)以上A、B兩方面的因素，即可得出結(jié)論發(fā)電器所有2近熱段上的空穴正電荷對(duì)1發(fā)射出來(lái)的電子負(fù)電荷所產(chǎn)生的總的庫(kù)侖長(zhǎng)程吸引力》(遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于)發(fā)電器所有2遠(yuǎn)熱段上的電子負(fù)電荷對(duì)1發(fā)射出來(lái)的電子負(fù)電荷所產(chǎn)生的總的庫(kù)侖長(zhǎng)程斥力。
因而電子得以大大加快由1遷至2和3的運(yùn)動(dòng)速度。而對(duì)電子的加速正是非平衡電離(非熱電離)的成因。以上就是陽(yáng)極吸引力使工質(zhì)氣體產(chǎn)生非平衡電離的總根源。(14)原有的熱電子發(fā)電器因何沒(méi)有陽(yáng)極吸引力？答原因是它的3與1相平行，但卻沒(méi)有與1相垂直的2(見(jiàn)附圖3)。假設(shè)原有的熱電子發(fā)電器3的厚度為0.5厘米，此情況下，3受熱面與3背熱面之間的正、負(fù)電荷分離的距離也就只有0.5厘米了。這樣小的3正、負(fù)電荷分離的距離是談不上有什么陽(yáng)極吸引力的。因?yàn)闆Q定陽(yáng)極吸引力值的大小，有兩個(gè)根本的要素①3正、負(fù)電荷分離的距離。②3空穴正電荷的密集程度和3電子負(fù)電荷的密集程度。(15)本發(fā)電器內(nèi)惰性工質(zhì)氣體產(chǎn)生非平衡電離(非熱電離)的成因當(dāng)8以2300K的溫度加熱1，使發(fā)電器內(nèi)6和7內(nèi)的惰性工質(zhì)氣體達(dá)到1800-2300K之間的溫度梯度，惰性工質(zhì)氣體中的銫原子受加熱后產(chǎn)生了低度的熱電離，在此基礎(chǔ)上，由于發(fā)電器內(nèi)電路惰性工質(zhì)氣體中的電子受到上述①熱能對(duì)電子的定向推力、②正電荷吸引力和③陽(yáng)極吸引力三個(gè)同方向作用力的共同作用而加速，使電子大大加快由1向2和3遷移的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)高速電子與惰性工質(zhì)氣體中尚未電離的銫原子發(fā)生碰撞，因而又產(chǎn)生出更多的自由電子和銫離子(即產(chǎn)生碰撞電離)，這就進(jìn)一步提高了惰性工質(zhì)氣體的電離度和電導(dǎo)率。因此，本發(fā)電器內(nèi)惰性工質(zhì)氣體雖僅有1800-2300K之間的溫度梯度，但其電離度和電導(dǎo)率將達(dá)發(fā)電所必需的水平。(16)由FS-85合金制作的1、2和3，能耐受1800-2300K的溫度梯度嗎？
發(fā)電器內(nèi)的溫度梯度雖為1800-2300K之間，但此時(shí)6中的惰性工質(zhì)氣體的平均溫度為2000K左右。而在7中的惰性工質(zhì)氣體的平均溫度，則僅有1800～1900K左右。在此一溫度下，使用FS-85合金(見(jiàn)上2頁(yè)敘述)制作的2和3，是基本能夠承受的，因而其連續(xù)工作的使用壽命較長(zhǎng)。1雖長(zhǎng)期經(jīng)受2300K的高溫，使用壽命相對(duì)較短，但對(duì)發(fā)電器僅單獨(dú)一塊的1作新舊更換是很容易辦的。(17)為何把惰性工質(zhì)氣體中的銫種子的重量比控制在1～4％的水平上把惰性工質(zhì)氣體中銫種子的重量比控制在1～4％這一較低的水平上是有根據(jù)的。因?yàn)槎栊怨べ|(zhì)氣體中假若銫原子太多太密，銫原子將會(huì)與惰性工質(zhì)氣體中高速運(yùn)動(dòng)的電子發(fā)生碰撞過(guò)頻，以至使電子的動(dòng)能大損，速度因而銳減，當(dāng)電子失去足夠的動(dòng)能和運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，再與銫原子發(fā)生碰撞，就不可能使銫原子發(fā)生碰撞電離，這樣便不能提高惰性工質(zhì)氣體的電離度和電導(dǎo)率了。因此，惰性工質(zhì)氣體中的銫種子重量比不能過(guò)高。(18)本發(fā)電器有兩種發(fā)電方式I、熱電子發(fā)電方式在上述三個(gè)同方向作用力的共同作用下，1發(fā)射出來(lái)的電子遵循電力線的軌跡由1遷移至2和3，并最后進(jìn)入了2和3，稱為熱電子發(fā)電。
II、鞘層發(fā)電方式由于電子的擴(kuò)散遷移速率遠(yuǎn)大于離子的擴(kuò)散遷移速率。當(dāng)7惰性工質(zhì)氣體中的各種粒子依靠粒子本身所具動(dòng)能而進(jìn)行無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng)時(shí)(擴(kuò)散時(shí))，因惰性工質(zhì)氣體中電子的擴(kuò)散速度比離子快得多，所以電子將首先擴(kuò)散到達(dá)2和3的表面，電子將隨即進(jìn)入2和3。電子在7通過(guò)無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散作用而進(jìn)入2和3的，稱為鞘層發(fā)電。
等離子體在其固體容器內(nèi)，等離子體中的電子由于擴(kuò)散遷移速率遠(yuǎn)大于等離子體中的離子的擴(kuò)散遷移速率，困此等離子體中的電子將首先擴(kuò)散到達(dá)固體容器的壁面上形成一層德拜厚度的電子鞘層。由于鞘層發(fā)電類似于等離子體中的電子在其固體容器內(nèi)的電子成鞘運(yùn)動(dòng)(電子擴(kuò)散作用)過(guò)程，故稱之為鞘層發(fā)電。
由于發(fā)電器2是密集排列的，發(fā)電器總的2表面積十分巨大，因此電子在7通過(guò)電子成鞘運(yùn)動(dòng)(電子擴(kuò)散作用)而進(jìn)入2和3的機(jī)遇極大，所以這種發(fā)電方式發(fā)出的總電量很大，值得高度重視。
圓筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器(見(jiàn)附圖4、5、6、7)(1)1、2、3均由FS-85合金制作(見(jiàn)上第2頁(yè)介紹)。
(2)4使用密封、絕緣、隔熱、耐高溫的氧化鎂陶瓷制作，外加石棉層，石棉之外更以不銹鋼薄板作最外層。
(3)發(fā)電器內(nèi)6、7與外界完全密封。通過(guò)5一次性向發(fā)電器6、7充入惰性氣體及1～4％重量比銫種子，然后把5完全封閉，不再泄漏，使惰性氣體及銫種子長(zhǎng)期保存其內(nèi)。
結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器的各種用途(1)作為大、中、小型發(fā)電廠的主機(jī)發(fā)電。
(2)冶金爐15廢氣余熱發(fā)電(見(jiàn)附圖8)在緊連14的15，廢氣溫度一般也有1800K左右。在那里安裝一個(gè)圓筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器。發(fā)電器的8是無(wú)上底和下底的。高溫14廢氣從1中央穿過(guò)時(shí)，就能加熱發(fā)電器的1。這樣14高溫廢氣便成了發(fā)電器不另耗燃料的8了。當(dāng)高溫廢氣將1加熱至1800K左右的溫度，發(fā)電器內(nèi)的6和7中的惰性工質(zhì)氣體就能達(dá)到1500～1800K之間的溫度梯度，產(chǎn)生低度的熱電離。在此基礎(chǔ)上，由于發(fā)電器①熱能對(duì)電子的定向推力和發(fā)電器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而引發(fā)的②正電荷吸引力、③陽(yáng)極吸引力三個(gè)同方向作用力大大加快內(nèi)電路電子由1遷至2和3的運(yùn)動(dòng)速度，當(dāng)高速電子與惰性工質(zhì)氣體中尚未電離的銫原子發(fā)生碰撞時(shí)，將又產(chǎn)生出更多的自由電子和銫離子，使惰性工質(zhì)氣體的電離度和電導(dǎo)率大大提高，即實(shí)現(xiàn)了非平衡電離(非熱電離)，因而能夠發(fā)出大量的直流電。
(3)工廠、企業(yè)的大小鍋爐，家庭、店鋪的大、小灶15廢氣余熱發(fā)電那些15的廢氣溫度亦高達(dá)1500-1800K左右。使用以上相同發(fā)電方式，即可利用廢氣余熱不費(fèi)燃料而發(fā)出直流電。這對(duì)緩和當(dāng)前遍及全國(guó)的電緊張局面，尤其對(duì)解決廣大農(nóng)村生產(chǎn)、生活用電困難，更為實(shí)用。在不用電之時(shí)，又可將發(fā)電器發(fā)出的直流電給蓄電池充電以備急用。
(4)太陽(yáng)能聚焦的熱能通過(guò)加熱結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器的1而進(jìn)行發(fā)電由于太陽(yáng)能聚焦較易達(dá)到1800K左右的溫度，所以這種發(fā)電方式將是很實(shí)用的。由于本發(fā)電器發(fā)電效率很高(有兩種發(fā)電方式)因而采用這種發(fā)電方式發(fā)電，應(yīng)有較高的發(fā)電效率。
(5)將本發(fā)電器應(yīng)用于制造電動(dòng)機(jī)車——即僅用一個(gè)園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器和一個(gè)電動(dòng)機(jī)相配合，完全代替機(jī)車動(dòng)力系統(tǒng)中原來(lái)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)(即電動(dòng)機(jī))、蓄電池和電打火裝置五個(gè)裝置的五種功能。
起動(dòng)程序以本發(fā)電器內(nèi)13使導(dǎo)入園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器(見(jiàn)附圖4、5、6、7)8內(nèi)的氣態(tài)或液態(tài)燃料起火燃燒，即可發(fā)出直流電供機(jī)車的電動(dòng)機(jī)使用。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后即可帶動(dòng)機(jī)車傳動(dòng)裝置作功而使輪子運(yùn)行。
這樣，機(jī)車便不再需要內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、蓄電池和電打火裝置了。如此的機(jī)車將能大幅減輕機(jī)車自重，大幅降低機(jī)車造價(jià)和運(yùn)行成本。由于不設(shè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，因而機(jī)車的噪音將大減。
本發(fā)電器發(fā)出直流電→使機(jī)車電動(dòng)機(jī)工作→機(jī)車傳動(dòng)裝置作功使輪子運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而引發(fā)的陽(yáng)極吸引力(達(dá)到本發(fā)明目的的必要技術(shù)特征之一)。其特征是在發(fā)電器陽(yáng)極基板(3)之上，連接著無(wú)數(shù)的垂直于陽(yáng)極基板(3)、密集排列的陽(yáng)極細(xì)條(2)。陽(yáng)極細(xì)條(2)與發(fā)電器內(nèi)工質(zhì)熱傳導(dǎo)方向相平行、與陰極(1)相垂直，因而受熱不均勻，所以在其近熱段與遠(yuǎn)熱段之間產(chǎn)生了一定的電位差。近熱段帶正電荷，遠(yuǎn)熱段帶負(fù)電荷。陽(yáng)極細(xì)條(2)近熱段所帶正電荷對(duì)陰極(1)發(fā)射的電子負(fù)電荷和內(nèi)電路電子負(fù)電荷產(chǎn)生了庫(kù)侖長(zhǎng)程吸引力；陽(yáng)極細(xì)條(2)遠(yuǎn)熱段所帶負(fù)電荷對(duì)陰極(1)發(fā)射的電子負(fù)電荷和內(nèi)電路電子負(fù)電荷產(chǎn)生了庫(kù)侖長(zhǎng)程斥力。因陽(yáng)極細(xì)條(2)近熱段比其遠(yuǎn)熱段更接近陰極(1)，根據(jù)庫(kù)侖定律兩點(diǎn)電荷之間的作用力與其距離的平方成反比的原理，可知上述的庫(kù)侖長(zhǎng)程吸引力＞上述的庫(kù)侖長(zhǎng)程斥力。所謂陽(yáng)極吸引力，其值等于上述的庫(kù)侖長(zhǎng)程吸引力，減去上述的庫(kù)侖長(zhǎng)程斥力。因此，陽(yáng)極吸引力能加快電子由陰極(1)一側(cè)遷向陽(yáng)極細(xì)條(2)和陽(yáng)極基板(3)一側(cè)的運(yùn)動(dòng)速度。而對(duì)電子的加速是非平衡電離(非熱電離)的成因，故能提高熱電子發(fā)電工質(zhì)電導(dǎo)率和熱電效率。
2.由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而引發(fā)的正電荷吸引力(達(dá)到本發(fā)明目的的必要技術(shù)特征之二)。其特征是在發(fā)電器陽(yáng)極基板(3)之上，連接著無(wú)數(shù)的垂直于陽(yáng)極基板(3)、密集排列的陽(yáng)極細(xì)條(2)。陽(yáng)極細(xì)條(2)與發(fā)電器內(nèi)工質(zhì)熱傳導(dǎo)方向相平行、與陰極(1)相垂直，因而受熱不均勻，所以在其近熱段與遠(yuǎn)熱段之間產(chǎn)生了電位差。近熱段帶正電荷，遠(yuǎn)熱段帶負(fù)電荷。陽(yáng)極細(xì)條(2)遠(yuǎn)熱段所帶負(fù)電荷對(duì)陽(yáng)極細(xì)條間隙(7)工質(zhì)中正離子產(chǎn)生了吸引力，因而在陽(yáng)極細(xì)條(2)遠(yuǎn)熱段表面形成了一層穩(wěn)定的正離子薄層，即正電荷鞘層。由于鞘正電荷對(duì)陰極(1)發(fā)射的電子負(fù)電荷和內(nèi)電路電子負(fù)電荷產(chǎn)生了庫(kù)侖長(zhǎng)程吸引力，因而加快電子由陰極(1)一側(cè)遷向陽(yáng)極細(xì)條(2)和陽(yáng)極基板(3)一側(cè)的運(yùn)動(dòng)速度。而對(duì)電子的加速是非平衡電離(非熱電離)的成因，故能提高熱電子發(fā)電工質(zhì)電導(dǎo)率和熱電效率。
3.由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而產(chǎn)生的鞘層發(fā)電方式(達(dá)到本發(fā)明目的的必要技術(shù)特征之三)。其特征是由于與陰極(1)相垂直的陽(yáng)極細(xì)條(2)是密集排列的，即相鄰兩陽(yáng)極細(xì)條(2)之間的空間——陽(yáng)極細(xì)條間隙(7)很狹窄，當(dāng)宏觀電中性的電離工質(zhì)氣體進(jìn)入這樣狹窄的空間后，工質(zhì)中的電子依靠本身的動(dòng)能在進(jìn)行無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，極其頻繁地與其周圍的陽(yáng)極細(xì)條(2)的表面相碰撞而進(jìn)入陽(yáng)極細(xì)條(2)。由于發(fā)電器所有陽(yáng)極細(xì)條(2)總的表面積巨大，所以電子在陽(yáng)極細(xì)條間隙(7)通過(guò)這種方式進(jìn)入陽(yáng)極細(xì)條(2)的機(jī)遇極大，即鞘層發(fā)電發(fā)出的總電量將很大。本發(fā)電器由于在熱電子發(fā)電方式的基礎(chǔ)上又增加了鞘層發(fā)電方式。因而將大大提高總的熱電轉(zhuǎn)換效率。
4.冶金爐、大小鍋爐或大小灶煙道口(15)廢氣余熱發(fā)電。引用部分1、由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而引發(fā)的陽(yáng)極吸引力。2、由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而引發(fā)的正電荷吸引力。和3、由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而產(chǎn)生的鞘層發(fā)電方式。限定部分將一個(gè)燃燒室(8)無(wú)上底和下底的園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器安裝在冶金爐、大小鍋爐或大小灶的煙道口(15)處，讓煙道高溫廢氣先從發(fā)電器的園筒陰極(1)的中央[園筒陰極(1)的中央即燃燒室(8)]穿過(guò)，然后再流向煙囪而排出。這樣煙道高溫廢氣就能加熱發(fā)電器的園筒陰極(1)而發(fā)出大量的電流。由于1和2能提高工質(zhì)氣體電導(dǎo)率，從而提高熱電轉(zhuǎn)換效率。而3能直接提高熱電轉(zhuǎn)換效率。因此，煙道廢氣溫度雖不甚高，卻能發(fā)出大量的電流。由于燃燒室無(wú)上底和下底，這種型號(hào)的園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器是專為利用煙道口(15)廢氣余熱發(fā)電而設(shè)計(jì)的，因此，這一技術(shù)應(yīng)成為本從屬權(quán)利要求的技術(shù)特征。
5.將本發(fā)電器應(yīng)用于制造電動(dòng)機(jī)車——即僅用一個(gè)園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器與一個(gè)電動(dòng)機(jī)相配合，完全代替機(jī)車動(dòng)力系統(tǒng)中原來(lái)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)(即電動(dòng)機(jī))、蓄電池和電打火裝置五個(gè)裝置的五種功能。引用部分1、由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而引發(fā)的陽(yáng)極吸引力。2、由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而引發(fā)的正電荷吸引力。和3、由發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征而產(chǎn)生的鞘層發(fā)電方式。限定部分由園筒形結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器內(nèi)的與煤氣灶相似的打火裝置(13)使已導(dǎo)入發(fā)電器燃燒室(8)的氣態(tài)或液態(tài)燃料起火燃燒，即可發(fā)出大量的電流供機(jī)車電動(dòng)機(jī)使用，從而使傳動(dòng)裝置作功而帶動(dòng)輪子運(yùn)行。由于結(jié)構(gòu)引發(fā)非平衡電離熱電子發(fā)電器的園筒形型號(hào)，它的燃燒室有上底和下底，并設(shè)有一個(gè)與煤氣灶相似的打火裝置。此仍專為制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用的電動(dòng)機(jī)車而設(shè)計(jì)的 因此這一技術(shù)，應(yīng)成為本從屬權(quán)利要求的技術(shù)特征。
全文摘要
本發(fā)明電器屬熱電子發(fā)電領(lǐng)域。其特征及用途是因密集排列的陽(yáng)極細(xì)條與工質(zhì)熱傳導(dǎo)方向相平行，與陰極相垂直而受熱不均，其冷熱兩端產(chǎn)生了電位差，熱端帶正，冷端帶負(fù)。這種陽(yáng)極細(xì)條能對(duì)內(nèi)電路電子產(chǎn)生吸引力。另外，陽(yáng)極細(xì)條冷端負(fù)電荷吸引工質(zhì)中正離子，在其表面形成了正電荷鞘，而鞘正電荷亦對(duì)內(nèi)電路電子產(chǎn)生吸引力。以上兩個(gè)吸引力對(duì)電子加速使工質(zhì)產(chǎn)生非平衡電離而提高熱電子發(fā)電的工質(zhì)電導(dǎo)率。而發(fā)電器的結(jié)構(gòu)特征又產(chǎn)生新的鞘層發(fā)電方式。因而提高了熱電效率。
文檔編號(hào)H02N3/00GK1138775SQ9610441
公開(kāi)日1996年12月25日 申請(qǐng)日期1996年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月9日
發(fā)明者徐貽誠(chéng) 申請(qǐng)人:徐貽誠(chéng)