一种芯片级自持式热电发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种芯片级自持式热电发电系统，包括常温核聚变模块，温差热电模块，放大电路模块，电源管理电路模块，蓄电模块，控制配送模块；各模块依次顺序连接。本发明系统采用温差热电薄膜作为能量转换媒介将热能转换为电能，不会产生多余的热量耗散，显著提高了能量转化率。利用常温核聚变能够产生很高的能量增益，即系统正常工作时产生的能量远大于外界输入的能量，因此可以实现自持发电，源源不断地输出电能。
【专利说明】一种芯片级自持式热电发电系统
【技术领域】
[0001]本发明属于新能源【技术领域】，涉及一种芯片级自持式热电发电系统。
【背景技术】
[0002]随着人类文明的不断进步，人们生活质量的不断提高，能源的消耗量和需求量迅速增长。传统能源如石油、煤、天然气的供给面临巨大挑战且其弊端也日益显现，一方面传统能源的使用带来了严重的环境污染问题，直接影响到了人们正常的生产生活；另一方面传统能源储量非常有限，已无法满足人类快速增长的能源需求。
[0003]近几十年来，以核能为代表的新兴能源，因其优良的特性和巨大的储量引起了世界各国的广泛兴趣。比如核电，其占全世界发电总量已经连续17年稳定在16%左右。开发核能、发展核电对缓解能源危机、满足能源需求、改善能源结构以及控制环境污染和气候变化等方面做出了显著贡献。然而当前的核电发展，也存在一些问题。目前，核能发电的主要方式是核裂变，这种发电方式会产生大量的放射性废物，处理的难度极大且处理周期长，会对于环境安全造成威胁。聚变分为热核聚变和常温核聚变，是另一种可以被用来发电的方式。热核聚变技术由于存在巨大的工程难题，至今依然处在研宄阶段，且热核聚变反应堆电站的造价特别高。相比之下，常温核聚变的实现难度要低很多！
常温核聚变是指在低温(甚至常温)下进行的核聚变反应。常温核聚变于1989年由弗莱希曼和庞斯首次实现。2011年11月8日，意大利物理学家安德烈-罗西称成功实现“冷聚变”即常温核聚变，且该过程能在不产生有害辐射物的情况下，生产出大量安全核能。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种芯片级自持式热电发电系统。利用常温核聚变结合热电材料的特殊性质，将热能转化为电能并实现自持发电的芯片级发电系统。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种芯片级自持式热电发电系统，包括常温核聚变模块，温差热电模块，放大电路模块，电源管理电路模块，蓄电模块，控制配送模块；各模块依次顺序连接。
[0006]所述常温核聚变模块中常温核聚变的发生是在室温条件下通过电解重水的方法实现。
[0007]所述常温核聚变模块中电解时的阴极为非吸氢稳定导电材料，其表面沉积有R/D复合薄膜，其中R为吸氢金属，D为氢的同位素氘；阳极为导电材料。
[0008]所述温差热电模块包括顶片，顶连接电极薄膜，P型热电材料薄膜，N型热电材料薄膜，底连接电极薄膜，绝热绝缘填充材料，底片；所述常温核聚变模块位于顶片上表面，所述顶连接电极薄膜位于顶片下方，所述P型热电材料薄膜位于顶连接电极薄膜下侧的一端，所述N型热电材料薄膜位于顶连接电极薄膜下侧与P型热电材料薄膜相对的另一端，且与P型热电材料薄膜厚度相等；所述绝热绝缘填充材料位于P型热电材料薄膜、N型热电材料薄膜、顶连接电极薄膜与底片之间，隔绝P型热电材料薄膜、N型热电材料薄膜间的相互影响；所述底连接电极薄膜分为两个部分，一部分与P型热电材料薄膜下侧接触，另一部分与N型热电材料薄膜下侧接触；所述底片位于底连接电极薄膜和绝热绝缘填充材料的下方。
[0009]所述温差热电模块中的顶连接电极薄膜和底连接电极薄膜为金属、金属合金、复合金属以及非金属导电材料。
[0010]所述放大电路模块对输出的电信号进行放大，放大电路为电压放大电路或电流放大电路或对电流、电压同时进行放大的放大电路。
[0011 ] 所述电源管理电路模块包括整流电路，滤波电路和稳压电路；对放大电路模块输出的电流信号进行整流、滤波处理，对输出的电压信号进行整流、滤波、稳压处理。
[0012]所述控制配送模块包括回输系统，开关电路和输出电路；所述回输系统通过开关电路连接常温核聚变模块，为系统本身供电；所述输出电路将电能输出到外界。
[0013]本发明系统的原理是:
本发明所产生的电能归根到底来源于核能。当使用本发明系统时，初始启动时用户需要依靠外界电源向系统输入一定的电能，来诱发常温核聚变的产生。常温核聚变反应释放出来的热量会在温差热电模块上下表面产生温差。利用这一温差，温差热电模块便可以将常温核聚变释放的热能转化为电能。本发明系统中，常温核聚变主要是通过电解重水的方式实现，也就是说系统本身要消耗一部分电能，但由于常温核聚变释放出的能量远大于电解时消耗的能量，只要确保最终的能量增益大于1，并通过控制配送模块将部分电能传输回系统就可以实现自持发电，源源不断的输出能量。
[0014]与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果:
本发明将常温核聚变反应引进系统用来产生热源。利用这种方法产生的热源能量密度大，温度高；在系统稳定运行的条件下(即常温聚变反应不间断)，可实现不间断供热；便于控制，操作简单。只要切断外部供电或停止控制配送模块输回的电能，便可使系统停止工作。
[0015]本发明系统采用温差热电薄膜作为能量转换媒介将热能转换为电能，不会产生多余的热量耗散，显著提高了能量转化率，利用常温核聚变能够产生很高的能量增益，即系统正常工作时产生的能量远大于外界输入的能量，因此可以实现自持发电，源源不断地输出电能。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明系统的结构示意图。
[0017]图2为本发明的常温核聚变模块图。
[0018]图3为常温核聚变模块中制备R/D薄膜的示意图。
[0019]图4为本发明的温差热电模块图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
[0021]如图1所示，一种芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，包括常温核聚变模块1，温差热电模块2，放大电路模块3，电源管理电路模块4，蓄电模块5，控制配送模块6 ;各模块依次顺序连接。
[0022]如图2所示，所述常温核聚变模块I中常温核聚变的发生是在室温条件下通过电解重水的方法实现。所述常温核聚变模块I中电解时的装置主体是一个长方体支架。两铜片贴附于相互平行的两壁上，铜片与稳定的高压源相连，正常工作时产生垂直于金属片表面的电场。阴极为固态导电材料，电解液由R (R为Pd等吸氢金属)的可溶性盐溶解在重水(D2O)中制得。反应开始前，先通过共沉积方法在阴极表面镀一层R/D薄膜如图3所示。阴极与阳极通过导线分别与恒流器的负、正极相连。
[0023]如图4所示，所述温差热电模块2包括顶片13，顶连接电极薄膜14，P型热电材料薄膜15，N型热电材料薄膜16，底连接电极薄膜17，绝热绝缘填充材料18，底片19 ;所述常温核聚变模块I位于顶片13上表面，所述顶连接电极薄膜14位于顶片13下方，所述P型热电材料薄膜15位于顶连接电极薄膜14下侧的一端，所述N型热电材料薄膜16位于顶连接电极薄膜14下侧与P型热电材料薄膜15相对的另一端，且与P型热电材料薄膜15厚度相等；所述绝热绝缘填充材料18位于P型热电材料薄膜15、N型热电材料薄膜16、顶连接电极薄膜14与底片19之间，隔绝P型热电材料薄膜15、N型热电材料薄膜16间的相互影响；所述底连接电极薄膜17分为两个部分，一部分与P型热电材料薄膜15下侧接触，另一部分与N型热电材料薄膜16下侧接触；所述底片19位于底连接电极薄膜17和绝热绝缘填充材料18的下方。所述温差热电模块2中的顶连接电极薄膜14和底连接电极薄膜17为金属、金属合金、复合金属以及非金属导电材料。
[0024]所述放大电路模块3对输出的电信号进行放大，放大电路为电压放大电路或电流放大电路或对电流、电压同时进行放大的放大电路。
[0025]所述电源管理电路模块4包括整流电路7，滤波电路8和稳压电路9 ;对放大电路模块3输出的电流信号进行整流、滤波处理，对输出的电压信号进行整流、滤波、稳压处理。
[0026]所述控制配送模块6包括回输系统10，开关电路11和输出电路12 ;所述回输系统10通过开关电路11连接常温核聚变模块1，为系统本身供电；所述输出电路12将电能输出到外界。
[0027]本系统的工作过程如下:
温差热电模块2用于将热能转换为电能，当常温核聚变模块I中释放热量时，与之接触的温差热电模块2的上下表面将形成温度差，进而产生电信号输入至放大电路3，放大电路3将该电信号进行放大，输入至电源管理电路4，经整流、滤波、稳压后，得到单极性的稳定直流供电信号。电源管理电路4将供电信号输入至蓄电模块5，蓄电模块5将产生的电能储蓄起来。控制配送模块6对所储蓄的电能的使用进行分配控制。通过回输系统10将部分电能输回系统，以维持系统的正常运行，开关电路11对输入回系统的电能进行调节控制，从而实现对整个系统工作状态的控制即启动或停止。通过输出电路12可将其余的电能输出到外界，为其他用电器提供电能。
【权利要求】
1.一种芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，包括常温核聚变模块(1)，温差热电模块(2 )，放大电路模块(3 )，电源管理电路模块(4 )，蓄电模块(5 )，控制配送模块(6 );各模块依次顺序连接。
2.根据权利要求1所述的芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，所述常温核聚变模块(I)中常温核聚变的发生是在室温条件下通过电解重水的方法实现。
3.根据权利要求1所述的芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，所述常温核聚变模块(I)中电解时的阴极为非吸氢稳定导电材料，其表面沉积有R/D复合薄膜，其中R为吸氢金属，D为氢的同位素氖；阳极为导电材料。
4.根据权利要求1所述的芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，所述温差热电模块(2)包括顶片(13)，顶连接电极薄膜(14)，P型热电材料薄膜(15)，N型热电材料薄膜(16)，底连接电极薄膜(17)，绝热绝缘填充材料(18)，底片(19);所述常温核聚变模块(I)位于顶片(13)上表面，所述顶连接电极薄膜(14)位于顶片(13)下方，所述P型热电材料薄膜(15)位于顶连接电极薄膜(14)下侧的一端，所述N型热电材料薄膜(16)位于顶连接电极薄膜(14)下侧与P型热电材料薄膜(15)相对的另一端，且与P型热电材料薄膜(15)厚度相等；所述绝热绝缘填充材料(18)位于P型热电材料薄膜(15)、N型热电材料薄膜(16)、顶连接电极薄膜(14 )与底片(19 )之间，隔绝P型热电材料薄膜(15 )、N型热电材料薄膜(16 )间的相互影响；所述底连接电极薄膜(17)分为两个部分，一部分与P型热电材料薄膜(15)下侧接触，另一部分与N型热电材料薄膜(16)下侧接触；所述底片(19)位于底连接电极薄膜(17)和绝热绝缘填充材料(18)的下方。
5.根据权利要求4所述的芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，所述温差热电模块(2 )中的顶连接电极薄膜(14 )和底连接电极薄膜(17 )为金属、金属合金、复合金属以及非金属导电材料。
6.根据权利要求1所述的芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，所述放大电路模块(3)对输出的电信号进行放大，放大电路为电压放大电路或电流放大电路或对电流、电压同时进行放大的放大电路。
7.根据权利要求1所述的芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，所述电源管理电路模块(4 )包括整流电路(7 )，滤波电路(8 )和稳压电路(9 );对放大电路模块(3 )输出的电流信号进行整流、滤波处理，对输出的电压信号进行整流、滤波、稳压处理。
8.根据权利要求1所述的芯片级自持式热电发电系统，其特征在于，所述控制配送模块(6)包括回输系统(10)，开关电路(11)和输出电路(12);所述回输系统(10)通过开关电路(11)连接常温核聚变模块(1)，为系统本身供电；所述输出电路(12)将电能输出到外界。
【文档编号】H02N11/00GK104518708SQ201410759760
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】胡志宇, 强刚 申请人:上海大学