本发明专利技术涉及的是热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置及发电方法，其中热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置包括热源加热炉、高温换热器、梯形热电材料棒、小型辅助冷却器、外伸电极、外输电联接器、梯级（电）磁铁装置、外输电路，将梯形热电材料棒的一端通过热源加热炉和高温换热器对其加热，形成高温端，梯形热电材料棒的另一端设置小型辅助冷却器，形成低温端，使梯形热电材料棒两端产生温差，将高温端、低温端分别连接外伸电极和外输电联接器，两个外输电联接器与外输电路连接。本发明专利技术实现了均匀递减的磁场工艺，温磁双梯度高效直电工艺，热温磁形四梯度高效直电发电工艺,外磁场强度变化与高低温梯度相耦合，达到节材料节能的目的。料节能的目的。料节能的目的。
【技术实现步骤摘要】
热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置及发电方法
[0001]本专利技术涉及热静电发电技术，具体涉及热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置及发电方法。
技术介绍
[0002]电力能源是目前应用最广、使用最方便的能源。因此，人们都在研究如何环保、高效、低成本地把其他形式的能源（如煤油气等化石能源、风能、光能、水力能、海洋能、地热能、生物质能等能源）转化为电能。
[0003]目前大多数电能来自于热能。而热能转化为电能的工艺方法还是采用比较传统、过程复杂、设备体系庞大的中介汽化动力工艺。基本通用流程为：1、生产热能（化石能源煤油气等燃料、热核反应堆热量及地热等）；2、加热升温中间汽化介质（水、氨水等易汽化介质）；3、中间介质汽化膨胀形成动力对外做功；4、汽轮机把蒸汽膨胀动能转化为旋转动力能量；5、旋转轴带动发电机转子产生电能。
[0004]以上通用的热电转换模式不仅转换效率低（难以超过40%），而且工艺复杂、设备多、高压容器危险、运动动力设备多、安全可靠性低、占地房屋大、投资巨大、腐蚀磨损维修量大、生产运行时率低等众多不利因素。
[0005]无中间汽化介质、无运动设备、无噪音、体积小的高效热静发电技术（相对于热动发电技术）已显得十分重要，具有紧迫性。热静发电的基本技术原理与热电效应为：在材料棒一端加热，棒的两端有温差且连接不同材料的导体，此时棒两端产生电位差及电流的现象。目前公认的有三种热电效应：1821年德国科学家赛贝克（seebeck）发现的第一热电效应；1834年法国科学家珀尔帖（Peltier）专利技术的第二热电效应（也是第一热电效应的逆效应）；1850年汤姆逊（Thomson）专利技术的第三热电效应。
[0006]近几十年来，热电材料从金属材料发展到半导体材料；从晶体材料发展到“声子玻璃电子晶体”材料；再发展到细晶化及纳米化的较高ZT优值的热电材料；从同性材料向各向异性材料发展；从高维数向低维数材料发展，发现了零维材料具有量子尺寸效应的量子点，ZT优值从约1.0提高到3.5。但与工业化应用所要求的ZT优值5以上相差还是巨大。热电效应也难以超过5%，几乎没能超过10%的结果。
[0007]目前热静电发电ZT优值低下的主要原因：按照目前的传统研究方向。根据seebeck第一热电效应，Peltier第二热电效应以及Thomson第三热电效应。要想得到高ZT优值的热电材料，在理论及实验上都存在很明显的相互矛盾要求。
[0008]按照ZT优值公式式中 S—Seebeck系数,—电导率k—热导率，T—温度
目前大多数材料的导电性高其导热性也高。而上述ZT优值公式，却要求材料的导电性高但导热性要低，这通常是一对矛盾要求。仅从材料自身的组成及结构很难满足这种矛盾要求。这也是几十年来科学家们想尽各种技术方法却很难把ZT优值提高到理想程度的主要原因。
[0009]因温差热电材料直电技术中遇到材料ZT优值难以提高的“高导电低导热”的矛盾要求。几十年来，虽然理论及实验研究有一定进步，但与实用性工业化要求还有较大差距。
[0010]目前主要的热磁电机类型有静止式、旋转式、往复式及磁流体式。从效果上看，此方法还是宏观上的线圈内磁通的电磁效应，也是一种热力学第一定律的热—磁卡诺循环做功方式。磁变热电技术热电效率很低，一般小于0.1%，达到3%也很少，还比不上没有磁场的单一热温差材料直电效率。
技术实现思路
[0011]本专利技术的一个目的是提供热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置，这种热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置用于解决目前磁热变电技术的发电效率低的问题，本专利技术的另一个目的是提供热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置的发电方法。
[0012]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置包括热源加热炉、高温换热器、梯形热电材料棒、小型辅助冷却器、外伸电极、外输电联接器、梯级（电）磁铁装置、外输电路，将梯形热电材料棒的一端通过热源加热炉和高温换热器对其加热，形成高温端，梯形热电材料棒的另一端设置小型辅助冷却器，形成低温端，使梯形热电材料棒两端产生温差，梯形热电材料棒外设置电绝缘层，电绝缘层外设置绝热保温层，梯形热电材料棒从高温端到低温端方向的截面积逐渐变小，且高温端厚度大于低温端厚度，将高温端、低温端分别连接外伸电极和外输电联接器，两个外输电联接器与外输电路连接，外伸电极的材料与梯形热电材料棒材料为电位异性；梯级(电)磁铁装置横截面为弧形，使梯形热电材棒的周向产生环形磁力线，梯级(电)磁铁装置的轴向切面积逐渐变小，且其与高温端相对应的一端厚度大于其与低温端相对应一端的厚度。
[0013]热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置的发电方法：将梯形热电材料棒的一端加热，形成高温热电材料棒，梯形热电材料棒通过小型辅助冷却器冷却，使梯形热电材料棒两端产生温差，空间上温度是变化的，存在温度差异，形成温度梯度;梯形热电材料棒两端产生电压，此时沿高温热电材料棒垂直方向施加周向环形外磁场，则在高温热电材料棒垂直方向上得到附加电压，产生霍尔电压现象，提高高温热电材料棒的电动势；对于确定材料的梯形热电材料棒，不同的温度对应不同磁强度的优化匹配，周向环形外磁场沿温度梯度方向也是梯度变化的;热流量在梯形热电材料棒流动过程中不断被转化为电能，热流量从梯形热电材料棒高温端向低温端扩散过程中，热量值是逐渐减少的，形成热流量梯度；梯形热电材料棒横截面积自高温端至低温端逐渐变小，形成梯度材料；由于外加磁场强度与材料温度及材料截面积大小相匹配，磁场强度也设计为梯度分布的；梯形热电材料棒的原子出现不规则混乱振动，当外部环境施加强磁场时，在磁感应力
作用下，将强制限制不规则振动原子自身磁矩的混乱状态，从而强制其按一定方向有序排列，形成一定规则的磁畴；外部强磁场强制高温材料的磁化，从而抑制了原子的混乱振动，降低高温热电材料棒温度，即磁消热效应；梯形热电材料棒中的原子及电子在磁场中做往复运动，每一个振动循环都将提高一次电子的能级，当电子能级高到一定程度时，电子将脱离原子核的束缚向低能级环境运行，产生量子化跃迁效应，磁场中所有的原子电子的能级变化均以此类推，形成了电子的定向流动，形成热振动磁增电的量子化现象，也可称为热磁共振效应；涡旋磁力线中的粒子热振动将产生安培电流，而该电流在磁场的作用下又将产生与粒子热振动方向相反的电磁阻力，从而抑制了粒子热振动，形成热阻降温效果；磁场的强制磁化，使热振动引起的原子及电子磁矩杂乱现象被强制统一到外磁场方向，由原来的升温消磁居里温度现象转变为升磁消热增电的热电效应；磁化电流的表面效应，梯形热电材料棒周围的环形磁力线在高温热电材料棒表面纵向上形成右手法则的磁化电流，磁温差发电电流通过外伸电极向外输电。
[0014]上述方案中外输电联接器通过导线与外输电路连接，导线上设置电负荷电流表、电压表。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术首次提出了第四热电效应——“热磁电效应”， 利用“热磁电效应”，把传统的加热中间介质汽化膨胀动力本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置，其特征在于：这种热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置包括热源加热炉（1）、高温换热器（2）、梯形热电材料棒（3）、小型辅助冷却器（6）、外伸电极（7）、外输电联接器（8）、梯级电磁铁装置、外输电路（10），将梯形热电材料棒（3）的一端通过热源加热炉（1）和高温换热器（2）对其加热，形成高温端，梯形热电材料棒（3）的另一端设置小型辅助冷却器（6），形成低温端，使梯形热电材料棒（3）两端产生温差，梯形热电材料棒（3）外设置电绝缘层（5），电绝缘层（5）外设置绝热保温层（4），梯形热电材料棒（3）从高温端到低温端方向的截面积逐渐变小，且高温端厚度大于低温端厚度，将高温端、低温端分别连接外伸电极（7）和外输电联接器（8），两个外输电联接器（8）与外输电路（10）连接，外伸电极（7）的材料与梯形热电材料棒（3）材料为电位异性；梯级电磁铁装置横截面为弧形，使梯形热电材棒的周向产生环形磁力线，梯级电磁铁装置的轴向切面积逐渐变小，且其与高温端相对应的一端厚度大于其与低温端相对应一端的厚度。2.根据权利要求1所述的热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置，其特征在于：所述的外输电联接器（8）通过导线与外输电路（10）连接，导线上设置电负荷电流表、电压表。3.一种权利要求1或2所述的热温磁形四梯度耦合高效热电直转发电装置的发电方法，其特征在于：将梯形热电材料棒（3）的一端加热，形成高温热电材料棒，梯形热电材料棒（3）通过小型辅助冷却器（6）冷却，使梯形热电材料棒（3）两端产生温差，空间上温度是变化的，存在温度差异，形成温度梯度;梯形热电材料棒（3）两端产生电压，此时沿高温热电材料棒...
【专利技术属性】
技术研发人员：李福军，夏惠芬，
申请(专利权)人：李福军，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。