一种发电技术

一种发电技术

技术领域：

该发明涉及机械的发电技术，动力技术，和能源方面的热能转换为电能的 技术；还有低温液体工质技术和涡轮机，发电机，压缩机，隔热材料等相关技 术；属于热能转为电能或机械能的发电技术或动力技术。

该发明技术是一种可将自然温度的空气或水的热能，直接转为电能或机械 能的机械式的发电技术或动力技术(该发明装置既然能发电，就可以加一个电 动机或去掉发电绕组，直接带动机械工作；可以取代燃油发动机；安装在各种 各样的汽车、火车、轮船以及水下的潜艇上工作)。其特点是可以直接吸收常温 的空气或水的热能，将它们直接转为电能或机械能输出。所以它要求有常温的 空气或水存在，地点没有太多要求，可以是海底、海面、平原、草地、沼泽， 也可以是沙漠、山坡、高原、山区、峰顶，但是必需要有常温的，或高温的， 大量的，空气或水存在。

背景技术：

现在的发电领域，仍然还是以传统能源-火力发电为主，其它发电方式的发 电量加在一起也无法与火力发电量相比；传统能源中最主要的是煤炭和石油， 它们占有现代应用能源的90％；其次是水能和天然气。太阳能、海洋能、风能和 生物质能、核能虽最受关注，但它们的总发电量仍无法与传统能源相比；动力 和机械仍然还以石油为主，包括汽车、火车、轮船、飞机、火箭、坦克、装甲 车等设备，几乎都在使用石油及其制品；

现在的燃油发动机不但设备复杂，精度要求高；而且它们的主要部件的工 作温度还特别高；压力也很大；尤其是汽缸、活塞、气门、曲轴、连杆、火花 塞等关键部件；所以不但精密度要求很高，还对材料的耐高温性能和机械强度 等，要求也特别高。要用缸套、风扇和水不断循环和冷却；人员怕热还需要加 空调设备。有的机器设备也需要空调，这些都会增加燃油消耗和加重发动机地 负担。

现在的发电设备也大多采用水做发电工质，由于水到零度以下就会结冰， 不能再用了。用水做发电工质是不能对+40度的空气或水进行吸热、蒸发、和推 动涡轮机及发电机发电的；水在100℃以下是不能气化和产生高压的。

该发明装置与半导体温差发电技术也是有很大区别的；现在的半导体温差 发电技术所使用的半导体芯片造价较高，很难大量普及；另外，半导体温差发 电芯片在零度以下有可能不能正常发电；半导体芯片将热能转换为电能的效率 很低；内阻也比较大，不能带动工作电流较大的电动机等负载；如要大量电能 输出，则需要安装大量的，高价的，很多个半导体发电芯片并联和串联才能输 出大电流和高电压。还有，半导体温差发电芯片要求在芯片两端要有一定的温 差才能发电；如果直接将它们放在+100℃、+300℃、+500℃、+1000℃的环 境中，它们是不能将高温热能转为电能输出的。

还有现在的燃油发动机不但工艺复杂，制造精度也要求得非常高，所以成 品率就不是很高。由于成本高，售价自然也不低。燃油发动机还需要大量的、 长期的提供燃油；需要建油田设备、炼油厂、和遍地的加油站。它工作时还需 要跟人类抢宝贵的氧气；工作时还要排放大量的有害气体，污染环境；工作时 还需要往水箱里加冷却水。燃油发动机的效率也不是很高，一般只有30-40％， 近70％的能量转为了热能被排到了空气中，造成气候变暖；并且它们在地球上的 总资源、总存储量还在不断的加速减少；有可能会在不久的某一天，世界上所 有的燃油发动机及设备，包括多数的大小火电站和各种各样客车、轿车、货车、 大小锅炉、压缩机、钢铁厂、拖拉机、农用车、坦克、装甲车、火车、轮船、 舰艇、潜艇、飞机、火箭、宇宙飞船，还有制造它们的高精度、高价格的制造 设备全都会变成废品和摆设；流水线和生产、组装工厂也只能是霸占土地资源 了。

发明内容：

热能就是能源，该发明装置正是直接吸收自然界环境的所有的热能，将它 们再转变为电能和机械能。现在的发电设备大多采用水做发电工质，由于水到 零度以下就会结冰，不能再用了。用水做发电工质是不能对+40度的空气或水进 行吸热、蒸发、和推动涡轮机及发电机发电的。但是极其低温的液氟、液氮、 液氢却不一样，液氢、液氮即使是对零下40度的冰也能吸热并气化，体积剧烈 膨胀，产生巨大的气压，有强大的气压就可以推动涡轮机转动；并带动发电机 转动发电。涡轮机：只要有高压气体通过就会转动，是不分气体、液体的温度 高低的；只跟压力、流量、流速等参数有关。那么-40度的冰将进一步失去热能， 温度将进一步降低。但是海水太多了，且水温降低后，就会向其它海水和地壳 岩石吸热。由于热能总是向上传递的；海水、岩石温度降低后，大量的、半径 数千公里的、温度数千度的地下熔岩、岩浆的热能便会上来补充和中和。地壳 有32公里厚，越往下温度越高，海水虽然很多，却不到地壳的十分之一，地壳 以下更是半径3000多公里，数千度的极其高温的熔岩、岩浆物质，它们所含的 热能又是地壳和海水无法相比的。地壳的厚度还不到极其高温的岩浆厚度3200 多公里的尾数，即200多公里的零头70多公里的一半。我们并不需要钻到地下 去开采地下数千公里、数千度的岩浆热能；只要地表温度降低了，地下的热能 就会自动上来补充。地面的温度降低后，太阳的热能也会补充一些；另外，据 说地下深处还可能有大量的，长期的核反应，也可不断地补充热能。等到地下 半径数千公里、数千度的岩浆热能及核能的温度都降到-150℃以下，所有的该 发明装置将不能再工作了；但是时间至少为数亿年，没准还会是数十亿年之后 的事情。

该技使用的低温发电工质有液体氟里昂、低温液体有机物和低温液体无机 物等低温液体工质。(例中所注温度为该低温发电工质在一个大气压下的沸点温 度)；  如液氨-33.4℃、  液体二氧化碳-78.52℃、  液体乙烯-103.8℃、 液体四氟化碳-128℃  及液氮-196℃、  液氢-253℃等低温液体发电工质。

纯水是不能吸收零度冰的热能，并气化后体积膨胀，产生高压，推动涡轮 机转动发电的。但是极其低温的液氟、液氢、液氮、液氦却可以吸收零度冰的 热能，并迅速气化，体积剧烈膨胀，产生很高压力的气体，并推动涡轮机转动 和带动发电机发电；也就可以带动机械转动，输出机械能。

标准环境中，水在100℃以下是不能气化和产生高压的。但是极其低温的液 氟、液氢、液氮、液氦却可以吸收零度冰的热能，并迅速气化，体积剧烈膨胀， 产生很高压力的气体，并推动涡轮机转动和带动发电机发电；也就可以带动机 械转动，输出机械能。由于地球上大部分地区都有空气存在；还可不断的循环 使用；也不用像煤和石油以及铀矿一样需要寻和开采、提炼等；也不像他们 那样需要制造大量的汽车、火车、轮船来回运输；更不需要像现在这样满世界 设大量的加油站；该发明装置可在地球上大多数地区长期使用；还因为它不需 要氧气就能工作，所以在海底也可以工作；可以用在潜艇上；在水下由于没有 空气，该发明装置也可以吸收海水的热能来工作；由于海水温度降低后可能结 冰，所以选用的低温液体发电工质沸点温度不能太低；可以采用增加数量或单 体的面积以及体积大小，还可采用增加海水的流速和流量的办法来解决这个问 题；虽然只把海水的温度降低了20几度；但流速快，流量大，其效果也相差不 太多。

该发明技术是一项发电技术，不是一项热传导技术；更不是热传导的逆过 程技术；跟制冷技术完全是两回事，是两种完全不同的技术。制冷技术采用的 是热传导的逆过程技术，它的主要产品(冰箱、空调)工作时是将低温环境的 热能向高温环境转移。冰箱、空调工作时箱内、室内的温度降低，它却用制冷 工质将低温环境的热能搬到高温环境中；再消耗电能用风扇将大量热能散到外 部空间里；工作时，室外机会向高温环境散发比高温环境温度还要高不少的大 量热能。冰箱工作时外部也会发热；大型柜式空调工作时，体外机更是不断的、 大量的把高温热能散发到室外；它们采用的是热传导的逆过程技术，属于热力 学第二定律规定的范围；当然也就需要消耗外能才能实现热的逆传导。该发明 技术虽然多少有一些制冷效果；根据权利要求1所述：它绝对属于热能转为机 械能和电能的热机技术领域；完全是一种机械式的发电技术。它没有体外机， 更不会向外部环境散发任何热能。该发明装置虽然无意中，间接实现了一点制 冷技术的功能；但它不属于制冷技术；它是一种利用热机原理的，机械的，发 电技术；再加一个电动机，或者连电动机及发电机绕组的线圈都省去，直接让 高速转动的涡轮机通过传动装置，直接输出机械能；就是一个动力机；如果不 允许这样申请专利，就按一种发电技术来申请吧。

该发明技术使用的是机械发电方式，原理比较简单，发电量大，效率较高， 设备成本还比较低。还有，该发电装置不但可以在常温状态下工作，它还可以 直接将+100℃、+300℃、+500℃、+1000℃的高温热能转变为电能输出；所 输出的电量也比常温多；它不像半导体温差发电芯片那样需要有温差才能发电， 在高温环境里它也可以将热能转为电能输出；但是，由于它有大量电能输出， 高温热源将有大至等量的热能损失。

具体实施方式：

用一种标准气压下，沸点温度在零度以下的低温液体做发电工质；低温液 体发电工质是需要很高成本的；当然该发明装置发电后的，冲出涡轮机的低温 低压气体并不是排到空气中，而是循环应用的。既使是应用最广的火力发电厂 也是一样。虽然水很多很便宜，也不是发完电后就排到空气中，也没有不断的 提供新水。火电技术大多也是采用循环用水的方法。更何况低温液体发电工质 成本都比较高，更是一点也不能浪费。

该发明技术的具体原理是：先用隔热层将内部设备与外界隔热，由于隔热 材料不是非常完美，所以还要根据应用情况采取一些降温措施。该设备顶部为 热空气入口，底部为冷空气或极其低温的液体空气出口；由于空气成份不同， 出口处的各输出端将输出温度不同的液体。内部的设备主要由低温液体工质存 储装置，热量充分交换装置，和涡轮机、发电机设备，还有压缩机和压缩机的 热交换装置组成。低温液体工质存储装置外部是热交换器，当进气口打开时， 环境温度的空气经风扇加压后，先经过滤装置，防止鸟类和杂物进入；然后再 用低温过滤方法，把空气中的水气过滤掉；经过这两道过滤装置后，经加压的 空气将经过热交换装置，该装置实际是较大接触面积的热导体材料；其内部是 极其低温的低温液体发电工质，经大面积导热体与高温空气接触后，将大量的 吸热气化，体积剧烈膨胀，压力也剧烈增加；也将推动它上面的涡轮机转动， 并带动发电机发电。气化后的工质由于推动涡轮机转动，根据热机原理，气体 所含的大部分热能转为了机械能。气态工质由于做功，经过涡轮机后将变为低 温低压气体；这些低温低压气体将全部进入压缩机。压缩机直接与高速转动的 涡轮机采取直接的机械传动；涡轮机高速转动也将带动压缩机转动；低温气态 工质经压缩后会形成相对的高温；将高温源与极其低温的低温液体经低温热交 换器充分接触；极其低温的低温液体会吸收高温热源的热能，体积剧烈膨胀， 压力剧烈增加，又将顶动和推动涡轮机转动，并带动发电机发电；热能转变为 机械能和电能后，温度会降低；这样，压缩机产生的热能不但没有损失，又被 转为电能输出。不但充分利用了热能，充分发电，还解决了临界温度问题。低 温低压气体经过压缩后又失去热能，自然很容易的压缩成低温液体工质，压进 低温液体工质存储装置，进入下一个工作循环。

高温的环境空气由于失去了大量的热能，其温度会降低很多；但不能降到 低温液体工质的温度，如果发电工质是-253℃(沸点)液氢的话，高温空气的 温度最多能降到零下190度。低温空气可经过该发电装置下方的排出口直接排 出；也可经过加工让它进一步变成低温的空气液体排出。由于其温度已经降得 很低，稍微经过装置加工便可以变成低温的空气液体。由于空气有多种成份， 该发明装置的改进型可以根据空气的成份输出不同的低温空气液体；提供给各 行业使用。

由于该发明装置会排出极其低温的气态或液态空气。会伤害人员和家畜， 以及其它保护动物。虽说地下大量热能会及时补充和中和；但是也不会瞬间就 能实现；所以为了人员和家畜的安全，该发明装置还需要特定的环境和一些保 护措施，如选择没有人员进入的山谷或深坑、洞穴处安装该发电装置；如果环 境条件和经济条件允许，还可在无人员进入的深谷旁建一个较大的该发电装置； 供地区，甚至全县的人员长期有偿使用。因为单个设备的体积越大，所需要的 资金相对来说就越节省，所以资金的回报率就越高；由于极其低温的空气或空 气液体的比重较空气重，会降到大深谷的底部；为了人员及家畜更加安全，还 要设一些保护装置。

由于该发明装置工作时会不断吸热，所以这种发电机或发动机摸起来会很 冰手，在炎热的夏天也是一样，所以要采取措施，防止冻伤。该发明设备由于 工作在零度以下，所以不需要采取降温措施就可以正常工作，对工艺、精度、 和材料的要求也没那么严格。在炎热的夏天也不用加装空调设备；只需引入一 点冷空气就可以了；冬天只要做好隔热和保暖措施就可以了。

由于地球上大部分地区都有空气存在；还可以不断的循环使用；也不用像 煤和石油以及铀矿一样需要寻和开采、提炼等；也不像他们那样需要制造大 量的汽车、火车、轮船来回运输；也不需要满世界设大量的加油站；该发明装 置可在地球上大多数地区长期使用，因为它不需要氧气就能工作，所以在海底 也可以工作；可以用在潜艇上；在水下由于没有空气，该发明装置还可以吸收 海水的热能来工作；由于海水温度降低后可能结冰，所以选用的低温液体发电 同工质沸点温度不能太低；可以采用增加数量或单体的面积以及体积大小，还可 采用增加海水的流速和流量的办法来解决这个问题；虽然只把海水的温度降低 了20度；但流速快，流量大，其效果也相差不太多。

我有该发明的发电机、发动机的各种数据；例如它们的具体形状、大小、 材料、体积等；由于这些数据内容太多，还可能根据实际情况、以及各种条件 会不断的改变，我就不全写出来了，如果确实有必要，我再进行补充。我还有 一些以该发明装置为动力的各种汽车、火车、船只、潜艇设计。它们与现有的 设备相差不大，只不过是将发动机换一下，再将风扇、水箱、油箱去掉，再稍 做一些改动就可以了；潜艇的改动稍微大一些，要将原来的柴油发动机组，电 动机及发电机拆下来，再装上该发明装置和海水通过的管道设备；原来的电池 组有些太多了，也需要去掉一多部分。再加一些隔热和保暖设施就基本上可以 了。技术成熟和完善后再进行一些改良和优化；应用时间长了，技术较成熟后， 效率也应该会有所提高的。