热磁量子发电机及发电方法技术

本发明专利技术涉及的是热磁量子发电机及发电方法，其中这种热磁量子发电机包括传热换热器、大型导热板、P型热电铁磁基材料板、N型热电铁磁基材料板、小型辅助冷却板、热磁电共振量子化发电工况监测反馈与自动调节系统、监测数据反馈中心管理与自动协同调节控制系统，通过热源加热炉和传热换热器对大型导热板加热，传热换热器设置热强度调节器，大型导热板与小型辅助冷却板之间平行设置P型热电铁磁基材料板和N型热电铁磁基材料板，使PN节两端产生温差；外磁场使PN节的周向产生环形磁力线，外磁场设置磁场变频器；P型热电铁磁基材料板和N型热电铁磁基材料板分别连接电极板，电极板与外输电路连接。本发明专利技术能得到大功率的热电高效转化率。本发明专利技术能得到大功率的热电高效转化率。本发明专利技术能得到大功率的热电高效转化率。

【技术实现步骤摘要】
热磁量子发电机及发电方法


[0001]本专利技术涉及热静电发电技术，具体涉及热磁量子发电机及发电方法。

技术介绍

[0002]传统的热能发电工艺大都是热源加热中间流体介质产生汽化，然后蒸汽膨胀动力推动汽轮机旋转带动转子发电机发出电能。由于热蒸汽法发电的工艺流程多、体系庞大、运动设备多、磨损腐蚀严重、停产检修多、安全隐患多、占地占厂房多、投资成本大、维修量多。因此科研人员一直在努力研究，能找到一种静态、无噪音、占地少、投资少、安全可靠、效率及效益高的热电直转方法。
[0003]近年来在seeback热电效应指导下，研究人员研究了多种热电材料，尤其近几十年来，研究人员利用纳米材料技术、声子玻璃电子晶体材料技术、各向异性材料技术、甚至到零维材料具有量子尺寸效应的量子点技术，使热电材料的ZT优值从1.0提到3.5，但离工业化应用所要求的5以上或10左右的数值相差还很大，热电效率也难以达到5%以上。
[0004]热电材料的热电效率之所以太低，主要原因是对提高ZT优值的要求本身存在常规意义上的矛盾，使研究技术本身难以适从。对于既要高导电又要低导热的矛盾要求，仅用材料技术很难达到此矛盾性要求。
[0005]还有一种较流行的研究方法—“磁材料温变磁通线圈感应法”。
[0006]此种磁材料温变线圈法的基本原理是利用铁磁材料的“居里温度效应”，在外磁场极化环境中对铁磁材料交替加热升温与冷却降温，铁磁材料出现升温消磁与冷却磁化的磁通量变化，此时在铁磁体外缠绕的线圈中将出现感应电流。从而达到热磁电直转的效果。
[0007]但由于上述方法工艺中强制冷却剂冷却法存在一些不足：大量热量被散失浪费，磁感线圈中最高磁场强度是磁铁材料的极化强度，很难进一步提高线圈中的磁通量变化值，感应电流亦很难提高，由于温度场的变化速度很慢，热传导是能量传递中的较慢方式，导致铁磁材料的消磁与磁化的变化速度亦很慢，相应线圈内的磁通变化速率很低。从上述分析中看出，第条的散热冷却降温法决定了此种热磁电直转法的热能浪费大、效率低，第条及第条是磁通变量界限小及磁通变量缓慢，决定了无法实现大功率发电。
[0008]国内外科研人员进行了大量研究实验，虽然取得一定的进步但其结果还是功率低及效率低。热电转换率一般不到1%，个别较导好的效果也难达到5%。此种热磁电法的效率还达不到工艺简单的热电材料法的热电效率。这在热磁电理论上，是一种不正常现象。
[0009]因此必须从热振动微观机理、磁化磁矩微观机理、磁振阻尼机理磁化电流机理、电磁安培环路定律、磁共振机理、热磁协频机理、电子能级跃迁量子化机理及多因素相互作用的量子化共振机理来解决热磁电高效转化及大功率发电的两项重大难题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的一个目的是提供热磁量子发电机，把热磁协振能量量子化转变成电子能级跃迁的量子化电流能量，这种热磁量子发电机用于解决目前热磁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这种热磁量子发电机的发电方法。
[0011]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种热磁量子发电机包括热源炉或热源容器、传热换热器、热强度调节器、大型导热板、P型热电铁磁基材料板、N型热电铁磁基材料板、小型辅助冷却板、可调节辅助散热器、电极板、外输电路、热磁电共振量子化发电工况监测反馈与自动调节系统、监测数据反馈中心管理与自动协同调节控制系统，通过热源加热炉和传热换热器对大型导热板加热，传热换热器设置热强度调节器，大型导热板与小型辅助冷却板之间平行设置P型热电铁磁基材料板和N型热电铁磁基材料板，P型热电铁磁基材料板和N型热电铁磁基材料板构成PN节，使PN节两端产生温差；外磁场使PN节的周向产生环形磁力线，外磁场设置磁场变频器，外磁场为外加协频磁场；P型热电铁磁基材料板和N型热电铁磁基材料板分别连接电极板，电极板与外输电路连接，外输电路设置电能监测与电能输出装置；热磁电共振量子化发电工况监测反馈与自动调节系统包括测量温度及温差监测系统、测量平均振动振频系统、测量外磁场频率及强度系统、测量磁化电流系统、测量热功率、磁功率、电功率及热磁电转换效率监测系统，热磁电共振量子化发电工况监测反馈与自动调节系统测量的各指标传输到监测数据反馈中心管理与自动协同调节控制系统。
[0012]这种热磁量子发电机的发电方法为：将大型导热板通过热源加热，热量经传热换热再通过热强度调节器，对PN节一端加热，小型辅助冷却板对PN节另一端降温，使PN结两端形成温差，在seeback第一热电效应下，PN结中P型热电铁磁基材料板内正电荷空穴，以及N型热电铁磁基材料板中的电子能级，在温差驱动下均发生能级跃迁，产生出seebeck效应下的量子化自由电荷移动，P型热电铁磁基材料板和N型热电铁磁基材料板分别连接电极板，将电极板与外输电路连接；PN节两端产生电压，此时沿PN节施加周向外磁场，同时开启磁场变频器,调节磁强度，则在PN节的垂直方向得到附加电压，产生霍尔电压现象，提高高温热电材料板的电动势；PN节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，降低高温热电材料板温度，出现了居里温度效应的逆效应，即磁消热效应；磁化电流与自由电流的协同作用，PN节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；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；磁化电流的表面趋肤效应，高温热电材料板周围的环形磁力线在高温热电材料板表面纵向上形成右手法则的磁化电流；核磁共振及顺磁共振量子化能级跃迁效应；第一热电量子化能级跃迁效应、磁电霍尔附加电压效应、磁化电流的附加磁场作用、热
振涡磁的量子化能级跃迁的第四热电效应、核磁共振量子化能级跃迁效应、磁阻热增电合成高ZT优值效应，把热磁能量量子化转变成电子能级跃迁的电流能量，完成了热磁量子发电机发电功能，发电电流通过电极板向外输电；通过热磁电互共振量子化发电工况监测反馈与自动调节系统、监测数据反馈中心管理与自动协同调节控制系统，自动调节热振动频率、磁强度，优化热磁共振量子发电的直转效率。
[0013]本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提出了“热磁量子发电机”的新概念。
[0014]2、本专利技术提出了“热磁共振”电子能级暴增跃迁的热磁共振初步理论。
[0015]3、本专利技术把以下六大热电效应有机协调起来，统一产生电子能级量子化跃迁，得到大功率的热电高效转化率。六大热电效应：seebeck第一热电效应，磁电霍尔附加电压效应，磁化电流附加磁场作用，热振电子漩涡磁场中循环增能的量子化跃迁的第四热电效应，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热磁量子发电机，其特征在于：这种热磁量子发电机包括热源炉（1）或热源容器、传热换热器（2）、热强度调节器（3）、大型导热板（4）、P型热电铁磁基材料板（5）、N型热电铁磁基材料板（6）、小型辅助冷却板（7）、可调节辅助散热器（8）、电极板（9）、外输电路、热磁电共振量子化发电工况监测反馈与自动调节系统（10）、监测数据反馈中心管理与自动协同调节控制系统（11），通过热源炉（1）和传热换热器（2）对大型导热板（4）加热，传热换热器（2）设置热强度调节器（3），大型导热板（4）与小型辅助冷却板（7）之间平行设置P型热电铁磁基材料板（5）和N型热电铁磁基材料板（6），P型热电铁磁基材料板（5）和N型热电铁磁基材料板（6）构成PN节，使PN节两端产生温差；外磁场使PN节的周向产生环形磁力线，外磁场（12）设置磁场变频器（13），外磁场（12）为外加协频磁场；P型热电铁磁基材料板（5）和N型热电铁磁基材料板（6）分别连接电极板（9），电极板（9）与外输电路连接，外输电路设置电能监测与电能输出装置（14）；热磁电共振量子化发电工况监测反馈与自动调节系统（10）包括测量温度及温差监测系统、测量振动振频系统、测量外磁场频率及强度系统、测量磁化电流系统、测量热功率、磁功率、电功率及热磁电转换效率监测系统，热磁电共振量子化发电工况监测反馈与自动调节系统（10）测量的各指标传输到监测数据反馈中心管理与自动协同调节控制系统（11）。2.一种权利要求1所述的热磁量子发电机的发电方法，其特征在于：将大型导热板（4）通过热源加热，热量经传热换热器（2）再通过热强度调节器（3），对PN节一端加热，小型辅助冷却板（7）对PN节另一端降温，使PN结两端形成温差，在seeback第一热电效应下，PN结中P型热电铁磁基材料板（5）内正电荷空穴，以及N型热电铁磁基材料板（6）中的电子能级，在温差驱动下均发生能级跃迁，产生出s...

【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：