热光伏发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种熔融金属燃料‑等离子体‑电力源，其提供电力和热力中的至少一种，且包括：(i)用于催化原子氢形成分数氢的至少一个反应池，(ii)化学燃料混合物，其包括至少两种选自以下的成分：H2O催化剂源或H2O催化剂；原子氢源或原子氢；形成H2O催化剂源或H2O催化剂以及原子氢源或原子氢的反应物；和使燃料具有高度导电性的熔融金属；(iii)包括电磁泵的燃料注射系统，(iv)至少一组限域燃料的电极和电力源，所述电力源提供低电压、高电流电能的重复性短脉冲，以引发分数氢反应的快速动力学和由于形成分数氢而导致的能量增益，从而形成辉光发射等离子体，(v)产物回收系统，如电极电磁泵回收系统和重力回收系统的至少一种，(vi)供应到等离子体的H2O蒸气源，和(vii)能够将池的高功率光输出转换为电力的动力转换器，如聚光太阳能热光伏装置和可见红外透明窗或者多个紫外(UV)光伏电池或多个光电池，以及UV窗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热光伏发电机相关申请的交叉引用本申请要求以下美国临时申请的权益：2016年1月19日递交的62/280,300号；2016年2月22日递交的62/298,431号；2016年3月22日递交的62/311,896号；2016年4月1日递交的62/317,230号；2016年4月5日递交的62/318,694号；2016年4月22日递交的62/326,527号；2016年5月18日递交的62/338,041号；2016年5月27日递交的62/342,774号；2016年6月22日递交的62/353,426号；2016年6月27日递交的62/355,313号；2016年6月19日递交的62/364,192号；2016年7月28日递交的62/368,121号；2016年8月26日递交的62/380,301号；2016年9月9日递交的62/385,872号；2016年10月21日递交的62/411,398号；2016年12月14日递交的62/434,331号；和2017年1月13日递交的62/446,256号，上述所有文献通过援引并入本文中。
技术实现思路
本公开涉及动力产生领域，具体涉及用于产生动力的系统、装置和方法。更具体地说，本公开的实施方式涉及动力产生装置和系统以及相关的方法，其产生光能、等离子体和热力并且经由光-电动力转换器、等离子体-电动力转换器、光子-电动力转换器或者热-电动力转换器来产生电力。另外，本公开的实施方式描述了使用水或水基燃料源的点火而使用光伏动力转换器产生光能、机械动力、电力和/或热力的系统、装置和方法。在本公开中详细描述了这些和其他相关的实施方式。动力产生可以采取多种从等离子体获取动力的形式。等离子体的成功商业化可能取决于能够有效形成等离子体然后捕获所产生的等离子体动力的动力产生系统。在某些燃料的点火期间可能形成等离子体。这些燃料可包括水或水基燃料源。在点火期间，形成剥离电子的原子的等离子体云，并且可以释放高光能。等离子体的高光能可以被本公开的电转换器利用。离子和激发态原子可以复合并经历电子弛豫，从而发出光能。光能可以通过光生伏特转换成电力。本公开的某些实施方式涉及一种动力产生系统，其包括：多个电极，其被配置成将能量递送到燃料以点火所述燃料并产生等离子体；电力源，其被配置为将电力递送到所述多个电极；以及至少一个光伏动力转换器，其被定位为至少接收多个等离子体光子。在一个实施方式中，本公开涉及一种产生电能和热能中的至少一种的动力系统，其包括：能够保持低于、处于或高于大气压的压力的至少一个容器；反应物，所述反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂；b)至少一种H2O源或H2O；c)至少一种原子氢源或原子氢；和d)熔融金属；至少一个熔融金属注射系统，其包括熔融金属储槽和电磁泵；至少一个补充反应物注射系统，其中，所述补充反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂；b)至少一种H2O源或H2O；和c)至少一种原子氢源或原子氢；至少一个反应物点火系统，其包括电力源，其中，所述电力源接收来自动力转换器的电力；回收熔融金属的系统；至少一个动力转换器或输出系统，其将光和热输出中的至少一种转换为电力和/或热力。在一个实施方式中，所述熔融金属点火系统包括：a)限域所述熔融金属的至少一组电极；和b)电力源，递送足以引起反应物反应形成等离子体的短脉冲高电流电能。所述电极包含耐火金属。在一个实施方式中，递送足以引起所述反应物反应形成等离子体的短脉冲高电流电能的所述电力源可包括至少一个超级电容器。所述熔融金属注射系统可包括电磁泵，其包括提供磁场的至少一个磁体和提供矢量交叉电流分量的电流源。所述熔融金属储槽可包括感应耦合加热器。所述熔融金属点火系统可包括至少一组电极，所述至少一组电极分隔开以形成开路，其中，所述开路通过注射所述熔融金属而闭合，从而使高电流流动以实现点火。所述熔融金属点火系统电流可在500A至50000A的范围内。所述熔融金属点火系统的电路可通过金属注入而闭合，以使点火频率在1Hz至10,000Hz的范围内，其中，所述熔融金属包括银、银铜合金和铜中的至少一种，并且所述补充反应物可包括H2O蒸气和氢气中的至少一种。在一个实施方式中，所述补充反应物注射系统可包括计算机、H2O和H2压力传感器以及流量控制器中的至少一种，所述流量控制器包括质量流量控制器、泵、注射器泵以及高精度电子控制阀的组中的至少一种或多种；所述阀包括针阀、比例电子阀和步进电机阀中的至少一种，其中，所述阀由所述压力传感器和所述计算机控制以将所述H2O和H2压力中的至少一个保持在所需值。所述补充反应物注射系统可将H2O蒸气压可保持在0.1托至1托的范围内。在一个实施方式中，所述回收反应物产物的系统包括以下的至少一种：包含能够使熔体在重力作用下流动的壁的容器、电极电磁泵、以及与容器连通并且还包括冷却系统的储槽，所述冷却系统将所述储槽保持在比所述容器的另一部分低的温度，以使所述熔融金属的金属蒸气在所述储槽中冷凝，其中，所述回收系统可包括电极电磁泵，所述电极电磁泵包括提供磁场的至少一个磁体和矢量交叉点火电流分量。在一个实施方式中，所述动力系统包括能够保持低于、处于或高于大气压的压力的容器，其包括内部反应池、含有黑体辐射器的顶盖以及能够保持压力低于、处于或高于大气压的外部腔室；其中，含有黑体辐射器的顶盖保持在1000K至3700K范围内的温度；其中，内部反应池和含有黑体辐射器的顶盖中的至少一个包括具有高辐射率的耐火金属。所述动力系统可包括输出反应动力的至少一个动力转换器，其包括下组中的至少一种：热光伏转换器、光伏转换器、光电子转换器、等离子体动力转换器、热离子转换器、热电转换器、斯特林发动机、布雷顿循环发动机、兰金循环发动机和热力发动机以及加热器。在一个实施方式中，由所述池发出的光主要是包括可见光和近红外光的黑体辐射，并且所述光伏电池是包括选自下述物质的至少一种化合物的聚光电池：钙钛矿、晶体硅、锗、砷化镓(GaAs)、锑化镓(GaSb)、砷化铟镓(InGaAs)、锑砷化铟镓(InGaAsSb)和锑砷磷化铟(InPAsSb)、InGaP/InGaAs/Ge、InAlGaP/AlGaAs/GaInNAsSb/Ge、GaInP/GaAsP/SiGe、GaInP/GaAsP/Si、GaInP/GaAsP/Ge、GaInP/GaAsP/Si/SiGe、GaInP/GaAs/InGaAs、GaInP/GaAs/GaInNAs、GaInP/GaAs/InGaAs/InGaAs、GaInP/Ga(In)As/InGaAs、GaInP-GaAs-晶片-InGaAs、GaInP-Ga(In)As-Ge和GaInP-GaInAs-Ge。在一个实施方式中，由所述池发出的光主要是紫外光，且所述光伏电池为包含选自以下物质的至少一种化合物的聚光电池：III族氮化物、GaN、AlN、GaAlN和InGaN。所述动力系统还可包括真空泵和至少一个制冷器。在一个实施方式中，本公开涉及一种产生电能和热能中的至少一种的动力系统，其包括：能够保持低于、处于或高于大气压的压力的至少一个容器；反应物，所述反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生电能和热能中的至少一种的动力系统，其包括：能够保持低于、处于或高于大气压的压力的至少一个容器；反应物，所述反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂；b)至少一种H2O源或H2O；c)至少一种原子氢源或原子氢；和d)熔融金属；至少一个熔融金属注射系统，其包括熔融金属储槽和电磁泵；至少一个补充反应物注射系统，其中，所述补充反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂；b)至少一种H2O源或H2O；和c)至少一种原子氢源或原子氢；至少一个反应物点火系统，其包括电力源，其中，所述电力源接收来自动力转换器的电力；回收所述熔融金属的系统；至少一个动力转换器或输出系统，其将光和热输出中的至少一种转换为电力和/或热力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.19 US 62/280,300;2016.02.22 US 62/298,431;1.一种产生电能和热能中的至少一种的动力系统，其包括：能够保持低于、处于或高于大气压的压力的至少一个容器；反应物，所述反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂；b)至少一种H2O源或H2O；c)至少一种原子氢源或原子氢；和d)熔融金属；至少一个熔融金属注射系统，其包括熔融金属储槽和电磁泵；至少一个补充反应物注射系统，其中，所述补充反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂；b)至少一种H2O源或H2O；和c)至少一种原子氢源或原子氢；至少一个反应物点火系统，其包括电力源，其中，所述电力源接收来自动力转换器的电力；回收所述熔融金属的系统；至少一个动力转换器或输出系统，其将光和热输出中的至少一种转换为电力和/或热力。2.如权利要求1所述的动力系统，其中，所述熔融金属点火系统包括：a)限域所述熔融金属的至少一组电极；和b)电力源，其递送足以引起所述反应物反应形成等离子体的短脉冲高电流电能。3.如权利要求1所述的动力系统，其中，所述电极包含耐火金属。4.如权利要求3所述的动力系统，其中，递送足以引起所述反应物反应形成等离子体的短脉冲高电流电能的所述电力源包括至少一个超级电容器。5.如权利要求1所述的动力系统，其中，所述熔融金属注射系统包括电磁泵，所述电磁泵包括提供磁场的至少一个磁体和提供矢量交叉电流分量的电流源。6.如权利要求1所述的动力系统，其中，所述熔融金属储槽包括感应耦合加热器。7.如权利要求2所述的动力系统，其中，所述熔融金属点火系统包括至少一组电极，所述至少一组电极分隔开以形成开路，其中，所述开路通过注射所述熔融金属而闭合，从而使所述高电流流动以实现点火。8.如权利要求7所述的动力系统，其中，所述熔融金属点火系统电流在500A至50000A的范围内。9.如权利要求8所述的动力系统，其中，在所述熔融金属点火系统中，电路闭合以使点火频率在1Hz至10,000Hz的范围内。10.如权利要求1所述的动力系统，其中，所述熔融金属包括银、银铜合金和铜中的至少一种。11.如权利要求1所述的动力系统，其中，所述补充反应物包含H2O蒸气和氢气中的至少一种。12.如权利要求1所述的动力系统，其中，所述补充反应物注射系统包括计算机、H2O和H2压力传感器以及流量控制器中的至少一种，所述流量控制器包括质量流量控制器、泵、注射器泵以及高精度电子控制阀的组中的至少一种或多种；所述阀包括针阀、比例电子阀和步进电机阀中的至少一种，其中，所述阀由所述压力传感器和所述计算机控制以将所述H2O和H2压力中的至少一个保持在所需值。13.如权利要求12所述的动力系统，其中，所述补充反应物注射系统将H2O蒸气压保持在0.1托至1托的范围内。14.如权利要求1所述的动力系统，其中，回收所述反应物的产物的系统包括以下的至少一种：包含能够使熔体在重力作用下流动的壁的容器、电极电磁泵、以及与容器连通并且还包括冷却系统的储槽，并且所述冷却系统将所述储槽保持在比所述容器的另一部分低的温度，以使所述熔融金属的金属蒸气在所述储槽中冷凝。15.如权利要求14所述的动力系统，其中，包括电极电磁泵的回收系统包括提供磁场的至少一个磁体和矢量交叉点火电流分量。16.如权利要求1所述的动力系统，其中，所述能够保持低于、处于或高于大气压的压力的容器包括内部反应池、含有黑体辐射器的顶盖以及能够保持压力低于、处于或高于大气压的外部腔室。17.如权利要求16所述的动力系统，其中，含有黑体辐射器的所述顶盖保持在1000K至3700K范围内的温度。18.如权利要求17所述的动力系统，其中，所述内部反应池和含有黑体辐射器的所述顶盖中的至少一个包括具有高辐射率的耐火金属。19.如权利要求1所述的动力系统，其中，输出反应动力的所述至少一个动力转换器包括下组中的至少一种：热光伏转换器、光伏转换器、光电子转换器、等离子体动力转换器、热离子转换器、热电转换器、斯特林发动机、布雷顿循环发动机、兰金循环发动机和热力发动机以及加热器。20.如权利要求19所述的动力系统，其中，由所述池发出的光主要是包括可见光和近红外光的黑体辐射，并且光伏电池是包括选自下述物质的至少一种化合物的聚光电池：晶体硅、锗、砷化镓(GaAs)、锑化镓(GaSb)、砷化铟镓(InGaAs)、锑砷化铟镓(InGaAsSb)和锑砷磷化铟(InPAsSb)、InGaP/InGaAs/Ge、InAlGaP/AlGaAs/GaInNAsSb/Ge、GaInP/GaAsP/SiGe、GaInP/GaAsP/Si、GaInP/GaAsP/Ge、GaInP/GaAsP/Si/SiGe、GaInP/GaAs/InGaAs、GaInP/GaAs/GaInNAs、GaInP/GaAs/InGaAs/InGaAs、GaInP/Ga(In)As/InGaAs、GaInP-GaAs-晶片-InGaAs、GaInP-Ga(In)As-Ge和GaInP-GaInAs-Ge。21.如权利要求19所述的动力系统，其中，由所述池发出的光主要是紫外光，且光伏电池为包含选自III族氮化物、GaN、AlN、GaAlN和InGaN中的至少一种化合物的聚光电池。22.如权利要求1所述的动力系统，所述动力系统还包括真空泵和至少一个制冷器。23.一种产生电能和热能中的至少一种的动力系统，其包括：能够保持低于、处于或高于大气压的压力的至少一个容器；反应物，所述反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂；b)至少一种H2O源或H2O；c)至少一种原子氢源或原子氢；和d)熔融金属；至少一个熔融金属注射系统，其包括熔融金属储槽和电磁泵；至少一个补充反应物注射系统，其中，所述补充反应物包括：a)至少一种包含新生H2O的催化剂源或催化剂；b)至少一种H2O源或H2O；和c)至少一种原子氢源或原子氢；至少一个反应物点火系统，其包括电力源以使所述反应物形成发光等离子体和发热等离子体中的至少一种，其中，所述电力源接收来自动力转换器的电力；回收所述熔融金属的系统；至少一个动力转换器或输出系统，其将光和热输出中的至少一种转换为电力和/或热力；其中，所述熔融金属点火系统包括：a)限域所述熔融金属的至少一组电极；和b)电力源，其递送足以引起所述反应物反应形成等离子体的短脉冲高电流电能；其中，所述电极包含耐火金属；其中，递送足以引起所述反应物反应形成等离子体的短脉冲高电流电能的所述电力源包括至少一个超级电容器；其中，所述熔融金属注射系统包括电磁泵，所述电磁泵包括提供磁场的至少一个磁体和提供矢量交叉电流分量的电流源；其中，所述熔融金属储槽包括感应耦合加热器；其中，所述熔融金属点火系统包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·L·米尔斯，
申请(专利权)人：辉光能源公司，
类型：发明
国别省市：美国,US