热‑电化学转换器制造技术

热－电－化学转换器，直接热‑电引擎具有单片共烧结陶瓷结构或单片熔融聚合物结构，其在连续闭合流动回路中包含工作流体。共烧结的陶瓷或熔融聚合物结构包括含有热交换器、第一高密度电化学堆和第二高密度电化学堆的管道系统。

Heat electrochemical converter

The thermal electric - Chemical converter, direct heat electric engine has a monolithic structure or co sintering ceramic monolithic polymer melt structure, comprising a working fluid flow in continuous closed loop. A co fired ceramic or molten polymer structure includes a pipe system including a heat exchanger, a first high-density electrochemical reactor, and a second high-density electrochemical reactor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热-电化学转换器相关申请的交叉引用本申请要求于2014年8月11日提交的美国临时专利申请No.62/035,560的优先权，其公开内容通过引用并入本文。专利技术背景可以通过多种方式实现热能或化学能向电能的转化，或反之亦然。例如，已知的电化学电池或电池组(battery)依靠化学反应，其中被氧化的反应物的离子和电子通过单独的路径被转移到被还原的反应物。具体地，电子通过布线经外部负载作电传输，它们在其中执行工作，并且离子通过电解质隔膜传导。然而，电池组型电化学电池仅能产生有限的能量，因为电池外壳的限制限制了其中可能包含的可用反应物的量。虽然这种电池可以被设计为通过在电极上施加反极性电流/电压来再充电，但是这种再充电需要单独的电源。此外，在再充电过程期间，电池通常不可用。已经开发了燃料电池以试图克服与电池组型电化学电池相关的问题。在常规燃料电池中，化学反应物被连续地供应到电化学电池并从电化学电池移除。以类似于电池的方式，燃料电池通过使电离物质通过选择性电解质来起作用，该选择性电解质通常阻断电子和非电离物质的通过。最常见类型的燃料电池是氢-氧燃料电池，其使氢穿过电极之一并且使氧穿过另一电极。氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有单片式结构的高密度直接热‑电转换器，包括：工作流体；至少一个膜电极组件，其包括第一多孔电极，第二多孔电极和至少一个膜，所述至少一个膜是质子传导膜或离子传导膜；和容纳处于第一压力下的工作流体的第一管道和容纳处于低于第一压力的第二压力的工作流体的第二管道，第一管道是耦合到第一多孔电极的高压管道，第二管道是耦合到所述第二多孔电极的低压管道，其中所述至少一个膜夹在耦合到所述第一高压管道的所述第一多孔电极和耦合到所述第二低压管道的所述第二多孔电极之间；和其中所述第一多孔电极，所述第二多孔电极，所述至少一个膜，所述高压管道和所述低压管道形成单片式结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.11 US 62/035,5601.一种具有单片式结构的高密度直接热-电转换器，包括：工作流体；至少一个膜电极组件，其包括第一多孔电极，第二多孔电极和至少一个膜，所述至少一个膜是质子传导膜或离子传导膜；和容纳处于第一压力下的工作流体的第一管道和容纳处于低于第一压力的第二压力的工作流体的第二管道，第一管道是耦合到第一多孔电极的高压管道，第二管道是耦合到所述第二多孔电极的低压管道，其中所述至少一个膜夹在耦合到所述第一高压管道的所述第一多孔电极和耦合到所述第二低压管道的所述第二多孔电极之间；和其中所述第一多孔电极，所述第二多孔电极，所述至少一个膜，所述高压管道和所述低压管道形成单片式结构。2.根据权利要求1所述的高密度直接热-电转换器，还包括：耦合到多个高压管道的多个第一多孔电极和耦合到多个低压管道的多个第二多孔电极，所述多个第一多孔电极中的第一多孔电极彼此电耦合，并且所述多个第二多孔电极中的第二多孔电极彼此电耦合，和连接到所述多个第一多孔电极和所述第二多孔电极的外部电源，向所述电极施加功率，并且随着由所述外部电源强制的电子流诱导通过所述至少一个膜的离子或质子传导，驱动工作流体从每个低压电极流到相应的高压电极。3.根据权利要求2所述的高密度直接热-电转换器，其特征在于，所述多个第一多孔电极通过第一电互连件而彼此电耦合，并且其中所述多个第二多孔电极通过第二电互连件而彼此电耦合。4.根据权利要求1所述的高密度直接加热-电转换器，还包括耦合到所述至少一个膜电极组件的散热器，所述散热器被配置为当所述工作流体从所述第二压力压缩到所述第一压力时去除所述工作流体的压缩热，以便当所述工作流体通过所述至少一个膜的压缩消耗电时，将所述压缩维持在相对恒定的过程温度。5.根据权利要求4所述的高密度直接热-电转换器，还包括：耦合到多个高压管道的多个第一多孔电极和耦合到多个低压管道的多个第二多孔电极，所述第一多孔电极彼此电耦合，并且所述第二多孔电极彼此电耦合，和跨越所述多个第一多孔电极和所述多个第二多孔电极连接的外部负载，当压力迫使工作流体从每个第一多孔电极流向每个第二多孔电极流动时，电子通过所述外部负载传导和离子或质子通过所述至少一个膜传导时，所述转换器向所述外部负载供电。6.根据权利要求5所述的高密度直接热-热转换器，还包括热源，所述热源被配置为向所述至少一个膜电极组件供应热量，用于使工作流体热膨胀，从所述第一压力膨胀到所述第二压力，以便在由通过所述至少一个膜的工作流体膨胀产生电力时将膨胀维持在相对恒定的温度。7.根据权利要求5所述的高密度直接热-电转换器，其特征在于，所述至少一个膜由陶瓷导电材料或聚合物导电材料形成。8.一种具有单片式结构的高密度直接热-电转换器，包括：至少四个多孔电极；工作流体；至少两个离子或质子传导膜，所述多孔电极与所述膜堆叠成重叠构型，由此每个膜夹在一对多孔电极之间，所述多孔电极和所述膜包括共烧结或熔融的单片式结构；和至少四个管道，每个管道耦合到多孔电极中的一个，所述管道中的至少一个包含处于第一压力下的工作流体，并且耦合到每对多孔电极的第一多孔电极，并且所述管道中的至少另一个包含处于低于所述第一压力的第二压力下的工作流体，并且耦合到每对多孔电极的第二多孔电极，所述第一多孔电极是高压电极，所述第二多孔电极是低压电极。9.根据权利要求8所述的高密度直接热电转换器，其特征在于，所述多孔电极彼此串联电连接，以便产生较高的MEA电压。10.根据权利要求8所述的高密度直接热电转换器，还包括电负载，所述电负载耦合在所述一对多孔电极之间，由此借助电子通过外部负载的传导，和离子或质子通过夹在一对多孔电极之间的膜的传导，压力使得所述工作流体从所述高压电极流向所述低压电极。11.根据权利要求8所述的高密度直接热-热转换器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·G·约翰逊，
申请(专利权)人：约翰逊IP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US