[發明專利]一種磁流體發電裝置

有效

• 申請號: 201110377659.5
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102545694A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 曾令倫
• 申請（專利權）人: 曾令倫
• 主分類號: H02N3/00
• 分類號: H02N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型的磁流體發電裝置，主要利用太陽能加熱電離工質氣體、實施電暈放電產生等離子氣體，再進行發電的裝置。

背景技術

目前，電氣體發電機在一些小功率場所得到應用，如用作航天飛行器火箭發動機的電源、靜電噴漆、靜電除塵等，但它對等離子氣體利用率不高，只有其中的正離子對發電作出了貢獻，電子不是載流子，只有正離子才是載流子，能量轉換率最高達50％(如圖1)。處于實驗階段的磁流體發電機，通過對工質氣體加熱后添加鉀、銫等電離種子，使其具有一定電導率，致使發電能夠進行，再與蒸汽電站系統聯合，總效率可達52％甚至更高，但氣體電導率還不夠高，進一步提高異常困難，必須使用超導磁體來獲得強磁感應強度，價格十分昂貴；氣體中的電離種子和煤渣、灰塵等，易使電機通道電極短路腐蝕，從而縮短電機壽命；對等離子氣體利用率不高，只有電子才是載流子，正離子不是載流子。廣泛使用的太陽能電池，是根據光電轉換原理，利用半導體材料吸收太陽光能發電，但目前光電轉換效率還不太高，最高僅30％左右，太陽熱能沒有得到充分利用，且生產成本偏高。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種新型的磁流體發電裝置，充分利用太陽的光能和熱能，把它轉換為電能，并提高發電功率和效率。因本發明與電氣體發電、磁流體發電和太陽能發電專業存在交叉，與傳統的磁流體發電機也有所不同，故稱為熱電氣體發電機。以下文中所述的熱電氣體發電機，即是指本發明的新型磁流體發電裝置。

這種發電機既與常規的火力、水力、風力及其它能源動力發電機不同，又與傳統的電氣體發電、磁流體發電、太陽能發電不同。常規的動力發電機一般要經過中間能量轉換過程才能發電，傳統的電氣體發電和磁流體發電，都只是利用等離子氣體中的一種帶電粒子(正離子或電子)作為載流子，太陽能電池也只利用了太陽的光能，而熱電氣體發電機將等離子氣體中的所有帶電粒子都作為載流子，充分利用太陽的熱能和光能，并將熱能和光能直接轉化為電能，其電效率是磁流體發電機的2倍，其單位容積的比功率是磁流體發電機的4倍。

熱電氣體發電機，包括一套氣體密閉循環裝置、永磁體(如圖25)、輸電系統(如圖22)和蓄電池組87，附加化石燃料燃燒室(如圖3)。

氣體密閉循環裝置：包括太陽能反射鏡(如圖2)、進氣管、噴氣室、電離室44、發電通道45、回收室、排氣管，各部件內空、依次聯通，均使用耐高溫絕緣隔熱材料，如復合硅酸鹽(鋁鎂)制品(如圖11)。一是吸收能量裝置：用半球形凹鏡和圓柱體組成反射鏡，內裝工質氙氣，通過吸收太陽能來加熱、電離氣體，再將太陽能轉化為電能(如圖2)。同時配套制作一個俯仰轉動機和水平旋轉機(如圖4)，其中俯仰轉動機采用齒輪轉動部件15，通過手工調整好俯仰角，使反射鏡在高低上正對陽光；水平旋轉機則采用電磁驅動裝置(如圖10)，通過接收光線跟蹤器發出的光線偏移信號(如圖6)，在水平上同步自動調整反射鏡方向，使光線始終垂直照射反射鏡口部(如圖4)。考慮在不見陽光時段持續發電需要，以化石燃料作為替代能源，輔助研制一個化石燃料燃燒室(如圖3)，將工質氣體輸入預熱室10、燃燒室中的螺旋管進行加熱，再輸入噴氣室、電離室44、發電通道45發電，以彌補太陽能之不足。二是噴氣室和電離室44：由一個長方體雙層絕熱陶瓷柜制成，前端作為噴氣室，內置一個進氣泵43、幾張交叉電氣石網(如圖14)，以電氣石網為分界線，后端作為電離室44；在陶瓷柜外圍套裝一個磁屏蔽管，用磁導率很大的軟磁材料(如坡莫合金或鐵鋁合金)做成，以防部分磁力線穿入電離室44，致使帶電粒子在電離室內就受到洛侖茲力發生偏轉；柜內壁安裝一層金屬板(如鎢銅合金)，起到電場屏蔽作用。熱氣體在進氣泵助推下沿裝置快速流動，流經電氣石網時(如圖14)發生激烈摩擦，少量氣體原子被電離，再次增加帶電粒子密度。電離室內置4根高壓放電棒(正負電勢各2根，用鎢銅合金制成針狀形)，用陶瓷包裹后穿過磁屏蔽管、陶瓷壁和金屬板，插入電離室44，露出金屬針；每對放電棒正負針鋒相對設置，但2對放電棒正負相反放置。4根放電棒外接高壓直流電后，在電離室內形成上下左右強電場，熱氣體噴入電離室發生電暈放電，生成帶電粒子，它們在電離室內受到4種電場力制衡作用(如圖18、圖19)，正負帶電粒子分別向上、下偏轉，呈弧形前進，但相互不會碰撞，也不會碰到室壁上(如圖20、圖21)；經過多次電離，氣體原子幾乎全被電離成正離子和電子，成為等離子氣體。三是發電通道45：由一個正四棱錐體截體的陶瓷柜制成，與電離室44緊密相連，其進氣左側壁和右側壁均內襯一張柵格式鎢銅合金板、粘填蜂窩狀石墨層(如1厘米厚，置于柵格式鎢銅合金板上，點上若干蜂窩孔)，作為正、負極板(如圖11)；在通道出口端安裝一張內彎曲弧形收集擋板46，與左側正極板、上下絕緣通道壁相連接，三面結合部預留若干個小孔氣隙58。收集擋板46以陶瓷為支架(如氮化硼特種結構陶瓷)，上面襯上一層柵格式鎢銅合金板、粘填蜂窩狀石墨層(同正極板)，各層分別與正極板相同材料連為一體。由于電子將集結到負極板前方區域，設其中心為a點129，因此從a點引出一條導線，作為發電機負極；正離子將集結到收集擋板上靠近正極板一側的區域，設其中心為b點130，因此從b點引出一條導線，作為發電機正極。等離子氣體噴入通道后45，由于有磁場上下垂直穿過通道，電子受到洛侖茲力作用向右偏轉，遇到微粒發生碰撞，再偏轉、再碰撞，最后偏轉到通道右側極板上，大量電子匯集起來形成負極板(如圖11)；正離子受到洛侖茲力作用向左偏轉，因其質量大、慣性大、橫截面大，連碰幾下也不再偏轉了，將隨氣流“大部隊”向前流動，但軌跡方向是偏向左側極板的(即靠近正極板一側)(如圖11)；氣流流至出口端時，一小部分氣體從右側負極板與擋板46間的缺口流出，大部分氣流則被擋板46攔阻，順勢沿著弧形擋板上的小孔氣隙滑出，其中絕大部分正離子被擋板上的石墨層收集，可能有少量的正離子被氣流裹攜帶走，這就避免了電荷浪費(如圖11)。收集擋板46由于收集了大量正離子而成為發電機正極，正離子也變成了載流子(如圖26)。四是回收室：也由一個正四棱錐體截體的陶瓷柜制成，其底面與發電通道緊密相連，出口端呈收縮狀，口部內置一個排氣泵47，配合進氣泵助推氣體沿著排氣管、反射鏡(如圖2)、進氣管、噴氣室、電離室44、發電通道45循環流動(如圖11)。