光伏动力生成系统和相关方法技术方案

一种提供电和热动力中的至少一种的固体燃料动力源包括(i)用于催化原子氢以形成分数氢的至少一个反应电池，(ii)化学燃料混合物，包括选自以下的至少两个组分：H2O催化剂的源或H2O催化剂；原子氢的源或原子氢；用于形成H2O催化剂的源或H2O催化剂和原子氢的源或原子氢的反应物；用于启动原子氢的催化作用的一种或更多种反应物；用于致使燃料高度导电的材料，(iii)至少一组电极，约束燃料和电源，电源提供低电压、高电流电能的短脉冲以启动分数氢反应的快速反应动力学和由于形成分数氢而导致的能量增益，(iv)诸如蒸汽冷凝器的产物复原系统，(v)重新装载系统，(vi)用反应产物再生燃料的水合、热、化学和电化学系统中的至少一个，(vii)从动力生成反应接受热的散热器，(viii)包括聚光太阳能发电装置和至少一个三结光伏电池以及单晶电池、多晶电池、非晶电池、串/带硅电池、多结电池、同质结电池、异质结电池、p‑i‑n器件、薄膜电池、染料敏化电池和有机光伏电池和有机光伏电池、以及抗反射涂层、光阻匹配涂层和保护涂层中的至少一个的光伏动力转换器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年3月3日提交的美国临时专利申请No.61/947,019、2014年3月7日提交的美国临时专利申请No.61/949,271、2014年3月21日提交的美国临时专利申请No.61/968,839、2014年3月31日提交的美国临时专利申请No.61/972,807的优先权权益，这些专利申请的全部内容都以引用方式并入本文中。本公开涉及动力生成领域，特别地，涉及用于动力生成的系统、装置和方法。更具体地，本公开的实施方式涉及产生光动力、等离子体、和热动力并且借助光-电动力转换器、等离子体-电动力转换器、光子-电动力转换器、或热-电动力转换器来发电的发电装置和系统，以及相关方法。另外，本公开的实施方式描述了使用水或基于水的燃料源的点燃以使用光伏动力转换器产生光动力、机械动力、电力、和/或热动力的系统、装置和方法。在本公开中详细描述了这些和其他相关实施方式。动力生成可采取许多形式，利用来自等离子体的动力。等离子体的成功商业化可取决于能够有效形成等离子体并随后采集所产生等离子体的动力的动力生成系统。可在特定燃料点燃期间，形成等离子体。这些燃料可包括水或基于水的燃料源。在点燃期间，形成电子带原子的等离子体云，并且可释放高光功率。本公开的电转换器可利用等离子体的高光功率。离子和激发态原子可复合，经历电子弛豫，发出光功率。可用光伏将光功率转换成电。本公开的特定实施方式涉及一种动力生成系统，包括：多个电极，其被构造成将电力传递到燃料，以点燃燃料，产生等离子体；电源，其被构造成将电能传递到多个电极；至少一个光伏动力转换器，其被设置成接收至少多个等离子体光子。在一个实施方式中，本公开涉及一种生成直接电能和热能中的至少一种的动力系统，该动力系统包括：至少一个容器；反应物，其包括：a)催化剂的至少一个源或含新生H2O的催化剂；b)原子氢的至少一个源或原子氢；c)导体和导电基质中的至少一个；以及至少一组电极，其用于约束至少一个分数氢反应物，电源，其用于传递高电流电能的短脉冲；重新装载系统；至少一个系统，其用于从反应产物再生初始反应物，以及至少一个等离子体动力学转换器或至少一个光伏转换器。在一个示例性实施方式中，一种产生电力的方法可包括：将燃料供应到多个电极之间的区域；为这多个电极供能，以点燃燃料，形成等离子体；用光伏动力转换器将多个等离子体光子转换成电力；输出电力的至少一部分。在另一个示例性实施方式中，一种产生电力的方法可包括：将燃料供应到多个电极之间的区域；为这多个电极供能，以点燃燃料，形成等离子体；用光伏动力转换器将多个等离子体光子转换成热动力；输出电力的至少一部分。在本公开的实施方式中，一种生成动力的方法可包括将一定量的燃料传递到燃料装载区域，其中，燃料装载区域位于多个电极之间；通过向这多个电极施加电流使至少大约2,000A/cm2的电流流过燃料来点燃燃料，产生等离子体、光和热中的至少一种；在光伏动力转换器中接收光的至少一部分；使用光伏动力转换器将光转换成不同形式的动力；输出不同形式的动力。在另外的实施方式中，本公开涉及一种水电弧等离子体动力系统，该动力系统包括：至少一个密闭的反应容器；包括H2O源和H2O中的至少一种的反应物；至少一组电极；用于传递H2O的初始高击穿电压并且提供后续高电流的电源；热交换器系统，其中，动力系统产生电弧等离子体、光和热能；至少一个光伏动力转换器。本公开的特定实施方式涉及一种动力生成系统，包括：至少大约2,000A/cm2或至少大约5,000kW的电源；多个电极，其电联接到所述电源；燃料装载区域，其被构造成接收固体燃料，其中，所述多个电极被构造成将电力传递到所述固体燃料，以产生等离子体；等离子体动力转换器、光伏动力转换器和热-电动力转换器中的至少一个，其被设置成接收通过反应而产生的等离子体、光子、和/或热的至少一部分。其他实施方式涉及一种动力生成系统，包括：多个电极；燃料装载区域，其位于所述多个电极之间并且被构造成接收导电燃料，其中，所述多个电极被构造成向导电燃料施加足以点燃导电燃料的电流并且产生等离子体和热动力中的至少一个；传递机构，其用于将导电燃料移入所述燃料装载区域中；用于将等离子体光子转换成动力形式的光伏动力转换器、或用于将热动力转换成包括电力或机械动力的非热形式动力的热-电转换器中的至少一个。其他实施方式涉及一种生成动力的方法，该方法包括：将一定量的燃料传递到燃料装载区域，其中，所述燃料装载区域位于多个电极之间；通过向所述多个电极施加电流使至少大约2,000A/cm2的电流流过所述燃料来点燃所述燃料，产生等离子体、光和热中的至少一种；在光伏动力转换器中接收光的至少一部分；使用所述光伏动力转换器将光转换成不同形式的动力；输出不同形式的动力。另外的实施方式涉及一种动力生成系统，该动力生成系统包括：至少大约5,000kW的电源；间隔开的多个电极，其中，所述多个电极至少部分包围燃料，电连接到所述电源，被构造成接收用于点燃所述燃料的电流，所述多个电极中的至少一个能移动；传递机构，其用于移动所述燃料；以及光伏动力转换器，其被构造成将通过点燃所述燃料而产生的等离子体转换成非等离子体形式的动力。另外在本公开中提供了一种动力生成系统，该动力生成系统包括：至少大约2,000A/cm2的电源；间隔开的多个电极，其中，所述多个电极至少部分包围燃料，电连接到所述电源，被构造成接收用于点燃所述燃料的电流，所述多个电极中的至少一个能移动；传递机构，其用于移动所述燃料；以及光伏动力转换器，其被构造成将通过点燃所述燃料而产生的等离子体转换成非等离子体形式的动力。其他实施方式涉及一种动力生成系统，该动力生成系统包括：至少大约5,000kW或至少大约2,000A/cm2的电源；间隔开的多个电极，其中，所述多个电极中的至少一个包括压缩机构；燃料装载区域，其被构造成接收燃料，其中，所述燃料装载区域被所述多个电极包围，使得所述至少一个电极的所述压缩机构向着所述燃料装载区域取向，并且其中，所述多个电极电连接到所述电源并且被构造成将电力供应到所述燃料装载区域中接收的燃料，以点燃所述燃料；传递机构，其用于将所述燃料移入所述燃料装载区域中；以及光伏动力转换器，其被构造成将通过点燃所述燃料而产生的光子转换成非光子形式的动力。本公开的其他实施方式涉及一种动力生成系统，该动力生成系统包括：至少大约2,000A/cm2的电源；间隔开的多个电极，其中，所述多个电极中的至少一个包括压缩机构；燃料装载区域，其被构造成接收燃料，其中，所述燃料装载区域被所述多个电极包围，使得所述至少一个电极的所述压缩机构向着所述燃料装载区域取向，并且其中，所述多个电极电连接到所述电源并且被构造成将电力供应到所述燃料装载区域中接收的燃料，以点燃所述燃料；传递机构，其用于将所述燃料移入所述燃料装载区域中；以及等离子体动力转换器，其被构造成将通过点燃所述燃料而产生的等离子体转换成非等离子体形式的动力。本公开的实施方式还涉及一种动力生成系统，该动力生成系统包括：多个电极；燃料装载区域，其被所述多个电极包围并且被构造成接收燃料，其中，所述多个电极被构造成点燃位于所述燃料装载区域中的燃料；传递机构，其用于将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生成直接电能和热能中的至少一种的动力系统，该动力系统包括：至少一个容器；反应物，其包括：a)催化剂的至少一个源或含新生H2O的催化剂；b)原子氢的至少一个源或原子氢；c)导体和导电基质中的至少一个；以及至少一组电极，其用于约束至少一个分数氢反应物，电源，其用于传递高电流电能的短脉冲；重新装载系统；至少一个系统，其用于从反应产物再生初始反应物，以及至少一个等离子体动力学转换器或至少一个光伏转换器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.03 US 61/947,019;2014.03.07 US 61/949,271;1.一种生成直接电能和热能中的至少一种的动力系统，该动力系统包括：至少一个容器；反应物，其包括：a)催化剂的至少一个源或含新生H2O的催化剂；b)原子氢的至少一个源或原子氢；c)导体和导电基质中的至少一个；以及至少一组电极，其用于约束至少一个分数氢反应物，电源，其用于传递高电流电能的短脉冲；重新装载系统；至少一个系统，其用于从反应产物再生初始反应物，以及至少一个等离子体动力学转换器或至少一个光伏转换器。2.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述容器能够具有大气压、高于大气压和低于大气压中的至少一个的压力。3.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括H2O的源和导电基质，用于形成催化剂的源、催化剂、原子氢的源和原子氢中的至少一个。4.根据权利要求3所述的动力系统，其中，包括H2O的源的所述反应物包括以下中的至少一个：体相H2O、除了体相H2O之外的状态、经历用于形成H2O并且释放结合H2O的反应中的至少一个的一种或多种化合物。5.根据权利要求4所述的动力系统，其中，所述结合H2O包括与H2O相互作用的化合物，其中，H2O处于吸附H2O、结合H2O、物理吸附H2O和水合水中的至少一个的状态。6.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括导体和一种或更多种化合物或材料，所述化合物或材料经历释放体相H2O、吸附H2O、结合H2O、物理吸附H2O和水合水中的至少一个并且具有H2O作为反应产物。7.根据权利要求1所述的动力系统，其中，新生H2O催化剂的源和原子氢的源中的至少一个包括以下中的至少一个：(a)H2O的至少一个源；(b)氧的至少一个源；以及(c)氢的至少一个源。8.根据权利要求1所述的动力系统，其中，用于形成催化剂的源、催化剂、原子氢的源和原子氢中的至少一个的反应物包括以下中的至少一个：a)H2O和H2O的源；b)O2、H2O、HOOH、OOH-、过氧离子、超氧离子、氢化物、H2、卤化物、氧化物、氢氧化合物、氢氧化物、含氧化合物、水合化合物、选自卤化物、氧化物、氢氧化合物、氢氧化物、含氧化合物中的至少一个的组的水合化合物；以及c)导电基质。9.根据权利要求8所述的动力系统，其中，所述氢氧化合物包括TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH和SmOOH构成的组中的至少一个；所述氧化物包括CuO、Cu2O、CoO、Co2O3、Co3O4、FeO、Fe2O3、NiO和Ni2O3构成的组中的至少一个；所述氢氧化物包括Cu(OH)2、Co(OH)2、Co(OH)3、Fe(OH)2、Fe(OH)3和Ni(OH)2构成的组中的至少一个；所述含氧化合物包括硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、铬酸盐、焦磷酸盐、过硫酸盐、高氯酸盐、过溴酸盐、高碘酸盐、MXO3、MXO4(M＝金属，诸如碱金属，诸如Li、Na、K、Rb、Cs；X＝F、Br、Cl、I)、钴镁氧化物、镍镁氧化物、铜镁氧化物、Li2O、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、CuO、CrO4、ZnO、MgO、CaO、MoO2、TiO2、ZrO2、SiO2、Al2O3、NiO、FeO、Fe2O3、TaO2、Ta2O5、VO、VO2、V2O3、V2O5、P2O3、P2O5、B2O3、NbO、NbO2、Nb2O5、SeO2、SeO3、TeO2、TeO3、WO2、WO3、Cr3O4、Cr2O3、CrO2、CrO3、CoO、Co2O3、Co3O4、FeO、Fe2O3、NiO、Ni2O3、稀土氧化物、CeO2、La2O3、氢氧化合物、TiOOH、GdOOH、CoOOH、InOOH、FeOOH、GaOOH、NiOOH、AlOOH、CrOOH、MoOOH、CuOOH、MnOOH、ZnOOH和SmOOH构成的组中的至少一个，以及所述导电基质包括金属粉末、碳、碳化物、硼化物、氮化物、诸如TiCN的甲腈、或腈构成的组中的至少一个。10.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括金属、其金属氧化物和H2O的混合物，其中，所述金属与H2O的反应就热力学而言是不利的。11.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括金属、金属卤化物和H2O的混合物，其中，所述金属与H2O的反应就热力学而言是不利的。12.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括过渡金属、碱土金属卤化物和H2O的混合物，其中，所述金属与H2O的反应就热力学而言是不利的。13.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括导体、吸湿材料和H2O的混合物。14.根据权利要求1或13所述的动力系统，其中，所述导体包括金属粉末或碳粉末，其中，金属或碳与H2O的反应就热力学而言是不利的。15.根据权利要求13所述的动力系统，其中，所述吸湿材料包括溴化锂、氯化钙、氯化镁、氯化锌、碳酸钾、磷酸钾、诸如KMgCl3·6(H2O)的光卤石、柠檬酸铁铵、氢氧化钾和氢氧化钠和浓硫酸和磷酸、纤维素纤维、糖、焦糖、蜂蜜、甘油、乙醇、甲醇、柴油燃料、甲基苯丙胺、肥料化学品、盐、干燥剂、二氧化硅、活性炭、硫酸钙、氯化钙、分子筛、沸石、潮解材料、氯化锌、氯化钙、氢氧化钾、氢氧化钠和潮解盐构成的组中的至少一个。16.根据权利要求15所述的动力系统，所述动力系统包括导体、吸湿材料和H2O的混合物，其中，(金属)、(吸湿材料)、(H2O)的相对摩尔量的范围是大约(0.000001至100000)、(0.000001至100000)、(0.000001至100000)；(0.00001至10000)、(0.00001至10000)、(0.00001至10000)；(0.0001至1000)、(0.0001至1000)、(0.0001至1000)；(0.001至100)、(0.001至100)、(0.001至100)；(0.01至100)、(0.01至100)、(0.01至100)；(0.1至10)、(0.1至10)、(0.1至10)；以及(0.5至1)、(0.5至1)、(0.5至1)中的至少一个。17.根据权利要求10、11、12或14所述的动力系统，其中，与水的反应就热力学而言是不利的所述金属是Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr和In构成的组中的至少一个。18.根据权利要求17所述的动力系统，其中，通过添加H2O来再生反应物。19.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括金属、其金属氧化物和H2O的混合物，其中，所述金属氧化物能够在低于1000℃的温度下进行H2还原。20.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括以下的混合物：不容易在轻微热的情况下被H2还原的氧化物；具有在低于1000℃的温度下能够被H2还原成金属的氧化物的金属，以及H2O。21.根据权利要求19或20所述的动力系统，其中，具有在低于1000℃的温度下能够被H2还原成金属的氧化物的金属是Cu、Ni、Pb、Sb、Bi、Co、Cd、Ge、Au、Ir、Fe、Hg、Mo、Os、Pd、Re、Rh、Ru、Se、Ag、Tc、Te、Tl、Sn、W、Al、V、Zr、Ti、Mn、Zn、Cr和In构成的组中的至少一个。22.根据权利要求20所述的动力系统，其中，不容易在轻微热的情况下被H2还原的金属氧化物包括氧化铝、碱土氧化物和稀土氧化物中的至少一个。23.根据权利要求1所述的动力系统，其中，固体燃料包括碳或活性碳和H2O，其中，通过包括添加H2O的再水合来再生混合物。24.根据权利要求1所述的动力系统，其中，所述反应物包括浆液、溶液、乳液、复合物和化合物中的至少一个。25.根据权利要求1所述的动力系统，其中，H2O摩尔％含量能在大约0.000001％至100％、0.00001％至100％、0.0001％至100％、0.001％至100％、0.01％至100％、0.1％至100％、1％至100％、10％至100％、0.1％至50％、1％至25％、和1％至10％中的至少一个的范围内。26.根据权利要求1所述的动力系统，其中，用于传递高电流电能的短脉冲的所述电源的电流充分足以导致所述分数氢反应物经历以非常高的速率形成分数氢的反应。27.根据权利要求1所述的动力系统，其中，用于传递高电流电能的短脉冲的所述电源包括以下中的至少一个：被选择成导致100A至1,000,000A、1kA至100,000A、10kA至50kA中的至少一个的范围内的电流的高AC、DC、或AC-DC混合的电压；在100A/cm2至1,000,000A/cm2、1000A/cm2至100,000A/cm2、和2000A/cm2至50,000A/cm2中的至少一个的范围内的DC或峰值AC电流密度；所述电压通过固体燃料或含能材料的导电率确定，其中，通过所期望电流乘以固体燃料或含能材料样本的电阻来给出所述电压；DC或峰值AC电压能在从大约0.1V至500kV、0.1V至100kV和1V至50kV中选择的至少一个范围内，以及AC频率能在大约0.1Hz至10GHz、1Hz至1MHz、10Hz至100kHz、和100Hz至10kHz的范围内。28.根据权利要求1所述的动力系统，其中，固体燃料或含能材料样本的电阻在从大约0.001毫欧至100兆欧、0.1欧姆至1兆欧和10欧姆至1千欧中选择的至少一个范围内，以及有效用于形成分数氢的每电极面积的合适负载的导电率在从大约10-10ohm-1cm-2至106ohm-1cm-2、10-5ohm-1cm-2至106ohm-1cm-2、10-4ohm-1cm-2至105ohm-1cm-2、10-3ohm-1cm-2至104ohm-1cm-2、10-2ohm-1cm-2至103ohm-1cm-2、10-1ohm-1cm-2至102ohm-1cm-2、和1ohm-1cm-2至10ohm-1cm-2中选择的至少一个范围内。29.根据权利要求1所述的动力系统，其中，再生系统包括水合、热、化学和电化学系统中的至少一个。30....

【专利技术属性】
技术研发人员：R·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