[發明專利]空間晝夜溫差發電裝置及方法

有效

• 申請號: 201110256524.3
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102307030A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 徐進良;李子衿;徐立
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.空間晝夜溫差發電裝置，其特征在于，它由蓄熱系統、發電系統和蓄冷系統構成，蓄熱系統通過蓄熱器(3)連接發電系統，發電系統通過蓄冷器(5)連接蓄冷系統。

2.根據權利要求1所述的空間晝夜溫差發電裝置，其特征在于，所述蓄熱系統的結構如下，聚能器(1)和集熱器(2)裝配在一起，集熱器(2)、蓄熱器(3)、第三閥(11)和第三泵(12)通過管件(14)裝配在一起；

所述發電系統利用膨脹機(16)發電時，其結構如下：蓄熱器(3)、膨脹機(16)、蓄冷器(5)、第二閥(9)和第二泵(10)通過管件(14)裝配在一起，膨脹機(16)與發電機(15)裝配在一起，發電機(15)通過導線(4)連接負載(13)；

所述發電系統利用熱電材料(17)發電時，其結構如下：蓄熱器(3)、熱電材料(17)和蓄冷器(5)裝配在一起；熱電材料(17)、負載(13)和逆變器(18)通過導線(4)連接；

所述蓄冷系統的結構如下：輻射器(6)、第一閥(7)、第一泵(8)和蓄冷器(5)通過管件(14)裝配在一起。

3.根據權利要求2所述的空間晝夜溫差發電裝置，其特征在于，所述蓄熱器(3)由換熱器和蓄熱器儲能材料組成，換熱器的類型為管殼式、肋板式、針翅管式或翅片管式；蓄熱器儲能材料為相變儲能材料、化學儲能材料或固體儲能材料，蓄熱材料的蓄熱溫度為集熱器(2)受到太陽輻射時的溫度，在蓄熱器(3)吸放熱過程中，蓄熱溫度保持不變。

4.根據權利要求2所述的空間晝夜溫差發電裝置，其特征在于，所述蓄冷器(5)由換熱器和蓄冷器儲能材料組成，換熱器的類型為管殼式、肋板式、針翅管式或翅片管式；蓄冷器儲能材料為相變材料或磁性蓄冷材料，蓄冷材料的蓄冷溫度在-150℃到-270℃之間。

5.根據權利要求2所述的空間晝夜溫差發電裝置，其特征在于，所述集熱器(2)的向光面無保溫材料，而集熱器(2)其余的表面均被保溫材料包裹，蓄熱器(3)、蓄冷器(5)、第一閥(7)、第一泵(8)、第二閥(9)、第二泵(10)、第三閥(11)、第三泵(12)、膨脹機(16)、熱電材料(17)和管件(14)均被保溫材料包裹。

6.根據權利要求2所述的空間晝夜溫差發電裝置，其特征在于，所述聚能器(1)的類型為槽式、碟式或塔式。

7.空間晝夜溫差發電方法，其特征在于，分為以下步驟：

1)在大氣外層空間或月球表面安裝空間晝夜溫差發電裝置；

2)當有光照時，蓄熱系統開始工作，第三閥(11)和第三泵(12)開啟，蓄冷系統停止工作，第一閥(7)和第一泵(8)關閉，聚能器(1)將陽光聚焦到集熱器(2)表面，集熱器(2)中工質吸熱，將能量儲存到蓄熱器(3)中；蓄熱器(3)同時吸收和釋放熱量，蓄冷器(5)僅吸收熱量，發電系統分為以下兩種情況進行發電：

當采用膨脹機(16)發電時，第二閥(9)和第二泵(10)開啟，工質從蓄熱器(3)中吸熱，在膨脹機(16)中做功，帶動發電機(15)發電，發電后的工質向蓄冷器(5)放熱冷凝，再經第二泵(10)壓縮后進入蓄熱器(3)完成發電；

當采用熱電材料(17)進行發電時，熱電材料(17)兩端的溫差使熱電材料內部載流子運動，形成電動勢，產生直流電，然后經逆變器(18)變換為負載(13)所需要的電壓；

3)當無光照時，蓄熱系統停止工作，第三閥(11)和第三泵(12)關閉，蓄冷系統開始工作，第一閥(7)和第一泵(8)開啟，蓄冷器(5)中的熱量通過管件(14)傳遞給輻射器(6)，輻射器(6)通過向周圍空間輻射熱量進行散熱，直到蓄熱器(3)的溫度與周圍空間一致，冷能被儲存在蓄冷器(5)中；蓄熱器(3)僅釋放熱量，蓄冷器(5)同時吸收和釋放熱量，發電系統的發電過程與步驟2)相同。

8.根據權利要求7所述的空間晝夜溫差發電方法，其特征在于，所述聚能器(1)的類型不同時，集熱器(2)溫度不同，根據集熱器(2)的溫度來選擇對應的蓄熱器(3)。

9.根據權利要求7所述的空間晝夜溫差發電方法，其特征在于，所述發電系統采用郎肯循環發電，或采用其他動力循環發電，或利用熱電材料(17)進行發電。