[發明專利]熱離子發電器及熱離子發電方法

在審

• 申請號: 202010888447.2
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112187107A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 魏志勇;戚天航;陳云飛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02N3/00
• 分類號: H02N3/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 戴義保

1.一種熱離子發電器，其特征在于，所述熱離子發電器包括：

發射極板，所述發射極板用于發射電子；

收集極板，所述收集極板用于捕獲所述電子；

微納支撐結構件，所述微納支撐結構件填充在所述發射極板和所述收集極板之間，且將所述發射極板和所述收集極板之間的間隙控制在500納米至5微米之間；

所述發射極板和所述收集極板之間除所述微納支撐結構件之外的空隙為高真空。

2.根據權利要求1所述的熱離子發電器，其特征在于，所述發射極板與所述收集極板之間的熱傳導損失與下列至少一種相關：

微納尺度下聲子發生邊界散射；

所述微納支撐結構件與所述發射極板和所述收集極板的接觸對界面導熱的限制，所述接觸為點接觸或線接觸；

所述微納支撐結構件的鏤空設計而產生的占空比；

所述微納支撐結構件的材料的宏觀導熱系數。

3.根據權利要求2所述的熱離子發電器，其特征在于，所述微納支撐結構件中鏤空面積占總面積的50%以上。

4.根據權利要求1所述的熱離子發電器，其特征在于，所述間隙是根據計算得到的光譜輻射力對應波長得到的，所述光譜輻射力是對所述發射極板和所述收集極板的表面所具有的光學特性進行計算得到的。

5.根據權利要求1所述的熱離子發電器，其特征在于，所述發射極板面向所述熱源的表面上覆蓋有降反射涂層，所述發射極板面向所述收集極板的表面上覆蓋有用于促發射涂層或促發射結構。

6.根據權利要求1所述的熱離子發電器，其特征在于，所述收集極板面向所述發射極板的表面進行了修飾，修飾后所述收集極板的功函數低于所述發射極板的功函數。

7.根據權利要求1所述的熱離子發電器，其特征在于，所述收集極板的一個表面與熱沉接觸，所述熱沉用于發散多余的熱量。

8.根據權利要求1所述的熱離子發電器，其特征在于，所述高真空的真空度優于1×10^-6Torr。

9.根據權利要求1至8中任一項所述的熱離子發電器，其特征在于，所述微納支撐結構件的材料為耐高溫陶瓷絕緣材料，所述發射極板和所述收集極板的基底材料為耐高溫金屬材料。

10.一種熱離子發電方法，其特征在于，用于如權利要求1至9中任一項所述的熱離子發電器中，所述方法包括：

所述發射極板從熱源吸收熱能，并向外發射電子；

所述收集極板捕獲通過所述間隙到達的所述電子；

所述發射極板接收從外電路返回的所述電子，且所述電子用于向所述外電路的負載輸出功率；

其中，所述發射極板為電源輸出正極，所述收集極板為電源輸出負極。