通过金属合金产生能量的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种能量生产的方法和装置，包括提供至少包含一种放热双电子俘获同位素反应物质，以及向至少部分反应物质提供成对形成能，以形成至少一个不可逆的双电子俘获能核对，从而产生净放热反应。反应材料可以包含金属合金。本发明专利技术公开了一种能量生产的方法和装置，包括在化学惰性的气氛中加热三种或三种以上元素金属合金，以启动及/或维持该合金至少两种金属元素之间的放热反应。金属合金表面的压力可保持在1000atm以下。反应可以通过在目标温度范围内的温度循环来启动、维持或重新启动。反应产生的热量可以通过堆叠式热光伏配置转化为电能，该堆叠式结构包括热表面、一级光伏元件、光电发射LED和二级光伏元件。

Methods and devices for generating energy through metal alloys

The invention discloses a method and device for energy production, including providing at least one exothermic double electron capture isotope reaction substance and providing at least part of the reaction substance with pair forming energy to form at least one irreversible double electron capture energy check, so as to generate a net exothermic reaction. The reaction material may contain a metal alloy. The invention discloses a method and device for energy production, including heating three or more element metal alloys in a chemically inert atmosphere to start and / or maintain the exothermic reaction between at least two metal elements of the alloy. The pressure of metal alloy surface can be kept below 1000 ATM. The reaction can be started, maintained, or restarted by a temperature cycle within the target temperature range. The heat generated by the reaction can be converted into electrical energy through a stacked thermal photovoltaic configuration, which includes a thermal surface, a primary photovoltaic element, a photoelectric emitting LED and a secondary photovoltaic element.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过金属合金产生能量的方法和装置
本专利技术涉及能量产生和热电能源转换。更具体地说，本专利技术公开了一种用包含三种或三种以上成分的金属合金来生产能量的方法和装置。本专利技术还涉及将上述能量转化为电能的方法。
技术介绍
人类社会迫切需要未来替代化石燃料能源的新能源技术，并对此进行了大量认真的研究。正在进行的“超越化石”能源研究可以大致分为以下两类：a)直接或间接利用来自太阳的能量；及b)核技术。本专利技术被认为属于核技术的范畴，但对其潜在物理过程的确切证明还需要进一步的研究。虽然本专利技术提供了类似于核裂变技术的能量和功率密度，但是它可以实现基本无放射性的反应器设计，我们可以以此来对其进行区分。之前的其他无放射性核专利技术主要涉及基于镍氢和钯氘燃料偶联的能量生产。这些专利技术的工业化并不简单，迄今为止阻止了对之前这些专利技术的商业利用。在金属合金中发生的能量产生反应具有很大的潜在用途。本专利技术具有启动可靠、可控性好、功率密度足够高等优点，便于工业应用。根据新发现的基础工艺的反应控制要求，本专利技术进一步公开了一种电能生产设备的结构，代表了基础产热物理工艺的优选处理。本专利技术的补充方面有从某些金属合金生产能量以及从这些能量生产过程中优化电力转换的技术。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是公开一种在高温条件下，从三种或三种以上成分的金属合金中产生能量的方法和装置。作为优选实施例，我们公开了含有锂和镍的合金，但根据本专利技术，其他金属也可以。作为一种更优选的实施例，我们还公开了一种用于能量生产的Li-Ni-Cu方法。Li-Ni-Cu方法的简单性及其相对较宽的温度循环范围，对商业开发尤其有用。在不受理论约束的情况下，我们认为能量产生反应可由金属合金的固熔部分相变触发启动，并可通过相变温度区周围的温度循环而持续进行。目前获得的平均反应功率相对于金属合金质量约为10W/g，而温度循环过程中的峰值功率相对于金属合金质量约为100W/g。除描述优选实施例外，本专利技术还公开了可根据本专利技术公开的反应机理和工作原理产生能量的材料族。本专利技术的第二目的是公开一种基于上述能量产生反应生产电力的方法和装置。我们公开了一种基于光伏和发光半导体表面堆叠的新热光伏能量转换方法。本专利技术的技术超越了现有热光伏技术的能量转换效率。根据潜在能量生产过程的要求，我们发现本专利技术的电力产生设备满足下列要求：在所公开的金属合金的熔融温度下的可操作性，热电转换效率接近50％，快速温度循环的简单实现，以及从紧凑型实施例到发电厂型实施例的可扩展性。本专利技术公开了一种能源生产方法，该方法包括在对合金金属元素基本不起化学作用的气氛中加热三种或三种以上元素金属合金，以启动及/或维持至少两种合金金属元素之间的放热反应。金属合金元素包含锂、镍、钙和钆的任何组合物较佳，还可以包含其他合金金属。金属合金表面的压力保持在1000atm以下较佳。更佳的是，其中两个金属合金元素包括锂和镍。反应可以通过在目标温度范围内的温度循环来启动、维持或重新启动。温度范围在所选金属合金的相变温度范围内较佳。本专利技术还公开了一种能量生产装置，该装置包括用于容纳三种或多种元素金属合金的容器。该装置可进一步采用保持金属合金周围基本化学惰性环境的方法。该装置还可进一步采用将合金温度循环在目标温度范围内的方法。此外，本专利技术还公开了一种通过热能产生电能的方法，其中，热能到电能的转换通过堆叠式热光电配置来实现，这种堆叠式热光电配置包括：提供一个热表面，提供一级光伏元件，一级光伏元件有一个朝向热表面的表面，以产生一级电力输出，提供在一级光伏组件背面的光电发射LED表面，并提供二级光伏组件，该二级光伏组件的表面朝向正向偏置光伏组件，以产生二级电力输出。热表面涂覆有频率选择性发射材料较佳。采用正向电压偏置控制一级光伏表面背面的光电发射LED表面较佳。这可能有助于优化发射率。热表面的温度循环通过控制热表面与一级光伏表面之间的热辐射的通过或反射来实现较佳。热表面可由所述能量生产的方法和装置来提供。热表面可由能量生产的其他方法和装置来提供。此外，本专利技术还公开了一种通过热能产生电能的装置，装置包括一个或多个热表面，一个或多个一级光伏表面，一级光伏表面面向所述一个或多个热表面，所述一个或多个一级光伏表面背面的光电发射LED表面，以及一个或多个二级光伏表面，二级光伏表面朝向一个或多个一级光伏表面。所有或部分热表面涂覆有频率选择性发射材料较佳。该装置还可进一步包括通过应用正向电压偏置控制所述一个或多个一级光伏表面背面的光电发射LED表面的方法。该装置还可进一步包括控制热表面和一级光伏表面之间的热辐射的通过或反射的方法。这可以用来控制热表面的温度循环。热表面可由所述能量生产的方法和装置来提供。热表面可由能量产生的其他方法和装置来提供。根据本专利技术的一个实施例，一种能量生产方法包括：a)提供至少含有“放热双电子俘获能力同位素”(EDECCI)的反应材料；以及b)向至少一部分反应材料提供成对形成能，以形成至少一个“不可逆双电子俘获能力核对”(IDECCNP)，从而产生净放热反应。此处的“反应材料”系指可以放在反应器中，通过一个或多个EDECCI原子核的不可逆双电子俘获来产生能量的材料。反应材料至少包括一种EDECCI，并可进一步包含其他成分，例如，这些成分可以包括一种或多种“低原子量材料”(LAWM)及/或一种或多种改性材料。“低原子量材料”(LAWM)是一种原子同位素，其质量数小于EDECCI原子质量数较佳，不到EDECCI原子质量数的一半更佳，小于30或20更佳，不到10最佳，最好小于7或其任何混合物。LAWM的例子包括但不限于锂、氦、氢、氘或它们的任何混合物。“放热双电子俘获能力同位素”(EDECCI)在此处被定义为一种原子核能够经历放热双电子俘获的原子同位素。EDECCI原子核可能包含至少一个质子或中子。EDECCI的例子包括但不限于58Ni和40Ca及其混合物。“不可逆双电子俘获能力核对”(IDECCNP)是EDECCI和其他一些原子核之间的近距离核对，其中第二个原子核的类型可能与EDECCI相同或不同。IDECCNP可能是EDECCI-LAWM核对。在这种情况下，一个核是EDECCI，一个核是LAWM。IDECCNP可能产生核反应。核反应可能是不可逆的。核反应可能是自发的。所述核反应的不可逆性可以通过使另一个核(优选为LAWM)与EDECCI核的近距离接触而实现。参与双电子俘获的电子可由材料提供，也可从材料外部引入。此处的“近距离”系指键距够短，足以引起双电子俘获反应的不可逆性。“净放热反应”系指反应中各个步骤的总和导致净能量过剩的反应。因此，任何单个步骤都可能是吸热的，但是整个反应可能是放热的。净放热反应可能是核反应。核反应可能是一种核转变反应。核转变反应可能是将一种化学元素或同位素转变成另一种。因为任何一种元素(或一种元素的同位素)都是由其原子中质子(和中子)的数量决定的，也就是说，在原子核中，核转变发生在原子核中质子或中子数量发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量产生的方法，该方法包括：/na)提供至少含有一种“放热双电子俘获能力同位素”(EDECCI)的反应材料；以及/nb)向至少一部分反应材料提供成对形成能，以形成至少一个“不可逆双电子俘获能力核对”(IDECCNP)，从而产生净放热反应。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20161230 FI 201670181.一种能量产生的方法，该方法包括：
a)提供至少含有一种“放热双电子俘获能力同位素”(EDECCI)的反应材料；以及
b)向至少一部分反应材料提供成对形成能，以形成至少一个“不可逆双电子俘获能力核对”(IDECCNP)，从而产生净放热反应。


2.根据权利要求1所述的方法，其中净放热核反应是一种双电子俘获反应。


3.根据权利要求1和2中任一要求所述的方法，其中反应材料进一步包括“低原子量材料”(LAWM)。


4.根据权利要求3所述的方法，其中IDECCNP是一个EDECCI-LAWM核对。


5.根据权利要求3和4中任一要求所述的方法，其中LAWM为锂、氦、氢或氘或它们的混合物。


6.根据权利要求1至5中任一要求所述的方法，其中所有或部分成对形成能从反应材料的外部提供。


7.根据权利要求6所述的方法，其中外部提供的成对形成能由一个或多个高能粒子、电磁辐射、电流、反应材料的撞击和/或高频振动提供。


8.根据权利要求1至7中任一要求所述的方法，其中所有或部分成对形成能量从反应材料的内部提供。


9.根据权利要求1至8中任一要求所述的方法，其中净放热反应通过周期性或连续性产生成对形成能来维持。


10.根据权利要求1至9中任一要求所述的方法，其中串反应至少在一定程度上可以通过内部提供的成对形成能量来维持。


11.根据权利要求1至10中任一要求所述的方法，其中内部提供的成对形成能的全部或部分可来自反应材料内部一次或多次净放热反应释放的能量及/或来自反应材料全部或部分熔融、固化及/或断裂所释放的能量。


12.根据权利要求11所述的方法，其中净放热反应维持反应材料中的串反应。


13.根据权利要求1至12中任一要求所述的方法，其中IDECCNP包括EDECCI最内层电子壳层轨道与LAWM核之间的亚稳态s-壳层键。


14.根据权利要求1至13中任一要求所述的方法，其中双电子俘获反应产生至少一种高能反应产物。


15.根据权利要求1至14中任一要求所述的方法，其中高能反应产物通过生成多个IDECCNP在反应材料中维持串反应。


16.根据权利要求1至15中任一要求所述的方法，其中一个或多个串反应由高能原子或亚原子粒子引发。


17.根据权利要求16所述的方法，其中高能反应产物的产生通过引发双电子俘获反应、高能离子轰击、高能电子轰击、高能光子辐射、中子轰击或背景中子轰击来实现。


18.根据权利要求1至17中任一要求所述的方法，其中反应材料进一步包括一种或多种改性材料。


19.根据权利要求18所述的方法，其中改性材料为熔点改性材料、致裂材料、导致熔融/固相具有不同费米能级的材料和/或饱和材料。


20.根据权利要求1至19中任一要求所述的方法，其中部分或全部反应材料在反应过程中熔融。


21.根据权利要求1至20中任一要求所述的方法，其中EDECCI为58Ni及/或40Ca。


22.根据权利要求1至21中任一要求所述的方法，其中熔点改性材料为Cu或Al。


23.根据权利要求1至22中任一要求所述的方法，其中反应材料为反应性合金。


24.根据权利要求23所述的方法，其中反应性合金为镍锂铜(Ni-Li-Cu)合金。


25.根据权利要求1至24中任一要求所述的方法，其中反应材料的温度在目标温度范围内循环，以在反应材料内生成一个或多个IDECCNP。


26.根据权利要求25所述的方法，其中目标温度范围为反应材料或其任何成分的相变温度范围。


27.根据权利要求1至26中任一要求所述的方法，其中涉及一个或多个高能LAWM的次级放热核反应有助于总能量的产生。


28.一种能量产生的装置，该装置包括：
a)一个包括至少一种反应材料的反应室，其中反应材料至少含有一种EDECCI；以及
b)向全部或部分反应材料提供成对形成能的方法。


29.根据权利要求28所述的装置，其中反应材料进一步包括“低原子量材料”(LAWM)。


30.根据权利要求28至29中任一要求所述的装置，其中LAWM为锂、氦、氢或氘或它们的混合物。
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德拉斯·科瓦奇，大卫·布朗，弗雷德里克·埃克，
申请(专利权)人：安德拉斯·科瓦奇，大卫·布朗，弗雷德里克·埃克，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI