CN103348500A - 用于热电能量生成的***、方法和/或设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于将各种类型的能量转换为热能的***、方法和/或设备，其中热能可储存和/或然后转换为电能。电能可以在要求时和/或在用户预期电力要求(例如功率级和/或类型)下是可用的。例如，能量可在特定电压下并且作为直流(DC)能量或交流(AC)能量是可用的。电能可易于传输并且因此在用户期望位置是可用的。例如，***、方法和/或装置至少对于某些应用可消除或降低对电力传输的需要。在示范实施例中，***可包括用于储存热能的有机相变材料。

Description

用于热电能量生成的***、方法和/或设备
本申请要求2010年11月16日提交的美国临时申请No.61/413995和2011年9月8日提交的美国专利申请No.61/532104的优先权。本申请还涉及2011年11月16日提交的标题为“Systems，Methods and/or Devices forProviding LED lighting”的PCT申请No.PCT/____/_________。通过引用将这些申请的每个完整地结合到本文中。
技术领域
一般来说，本公开大致涉及将热能转换为电能。一般来说，本公开还涉及将温差转换为电能。
背景技术
由可消耗热源发电厂(例如天然气、煤、矿物燃料、核等)所生成的能量并且采用可再生和/或洁净能源取代它们变得更加重要。
当前可再生洁净能源技术所面临的难题在于，它们与正尝试取代的传统技术几乎同样复杂并且在一些情况下更加复杂。这些技术的大多数集中于备选发电，但是它们未觉察如下事实：在使能量到达客户方面的大多数低效发生在沿转换为电能与实际使用能量之间的无数步骤中。
将开发、部署和维护新旧两种技术所消耗的能量包括在内，它们的任一种中都不存在投资回报。
需要针对能够更有效储存并且然后在需要时转换为电能的定域、可维持和/或可再生洁净能源的改进***、装置和/或方法。本公开针对克服和/或改善现有技术的缺点的至少一个，如通过本文的论述将变得显而易见。
发明内容
示范实施例涉及将各种类型的能量转换为热能，热能可储存和/或然后转换为电能。在示范实施例中，电能可以在要求时和/或在用户预期电力要求(例如功率级和/或类型)下是可用的。例如，能量可在特定电压下并且作为直流(DC)能量或交流(AC)能量是可用的。
在示范实施例中，电能可易于传输并且因此在用户期望位置是可用的。例如，在示范实施例中，***、方法和/或装置至少对于某些应用可消除或降低对电力传输的需要。
在示范实施例中，热能可本地储存。
在示范实施例中，***可包括用于储存热能的有机相变材料。
在示范实施例中，可使用两种热质量类型(热和冷)，以及在示范实施例中，材料的一种或两种可预先充电并且以准备好供最终用户消耗的状态来提供给用户。
在示范实施例中，用于将热能转换为电能的***可包括：热电生成器；与热电生成器的第一侧相接触的高温储存器；与热电生成器的第二侧相接触的低温储存器；用于将高温储存器保持在高温的高温再生器；以及用于将低温储存器保持在低温的低温再生器。高温储存器与低温储存器的温度的差产生热电生成器的两侧之间的热差，热差产生电能。
在示范实施例中，高温储存器和低温储存器是相变材料。
在示范实施例中，电能是DC电流。
在示范实施例中，高温再生器包括：热电生成器，使用一侧的高温储存器和另一侧的环境温度来产生跨热电生成器的温差。跨热电生成器的热差生成电能。
在示范实施例中，高温再生器的电能用于向加热器供电，用于将高温储存器保持在高温。
在示范实施例中，低温再生器包括：热电生成器，使用一侧的低温储存器和另一侧的环境温度来产生跨热电生成器的温差。跨热电生成器的热差生成电能。
在示范实施例中，低温再生器的电能用于向冷却器供电，以便将低温储存器保持在低温。
在示范实施例中，用于将热能转换为电能的***可包括：热电生成器部件，用于将温差转换为电能；高温储存部件，用于储存热能，与热电生成器的第一侧相接触；低温储存部件，用于储存热能，与热电生成器部件的第二侧相接触；高温再生器部件，用于将高温储存部件保持在高温；以及低温再生器部件，用于将低温储存部件保持在低温。高温储存部件与低温储存部件的温度的差产生热电生成器部件的两侧之间的热差，热差产生电能。
在示范实施例中，高温储存部件和低温储存部件是相变材料。
在示范实施例中，电能是DC电流。
在示范实施例中，高温再生器部件包括：热电生成器部件，用于将温差转换为电能，使用一侧的高温储存部件和另一侧的环境温度来产生跨热电生成器部件的温差。跨热电生成器部件的热差生成电能。
在示范实施例中，高温再生器部件的电能用于向加热器部件供电，用于将高温储存部件保持在高温。
在示范实施例中，低温再生器部件包括：热电生成器部件，用于将温差转换为电能，使用一侧的低温储存部件和另一侧的环境温度来产生跨热电生成器部件的温差。跨用于将温差转换为电能的热电生成器部件的热差生成电能。
在示范实施例中，用于储存热能的低温再生器部件的电能用于向冷却器供电，以便将低温储存器保持在低温。
像发明内容中所述的实施例一样，在说明书、附图和权利要求书中公开其它实施例。发明内容并不是在涵盖本公开所考虑的每一个实施例、组合或变化。
附图说明
现在仅作为举例、参照附图来描述示范实施例，附图包括：
图1是热电能生成***的一个示范实施例的示意图；
图2是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图3是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图4是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图5是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图6是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图7是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图8是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图9是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图10是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图11是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图12是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图13是热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；
图14是可在示范热电能生成***中使用的热电装置的示范实施例的分解图；
图15是可在示范热电能生成***中使用的热电装置的示范实施例的等距视图；
图16是可在示范热电能生成***中使用的热电装置的示范实施例的平面图；
图17是可在示范热电能生成***中使用的热电装置的示范实施例的截面图；
图18是可在热电装置的示范实施例中使用的半导体柱的示范实施例的等距视图；
图19是可在热电装置的示范实施例中使用的半导体柱的示范实施例的平面图；
图20是可在热电装置的示范实施例中使用的半导体柱的示范实施例的截面图；
图21是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图；
图22是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图；
图23是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图；
图24是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图；
图25是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图；
图26是利用使用过的核燃料棒作为采集热源的热电能生成***的另一个示范实施例的示意图；以及
图27是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。
具体实施方式
本公开中所述的示范实施例涉及将各种类型的能量转换为热能，热能可储存和/或然后转换为电能。如本领域的技术人员在阅读本公开之后将易于理解，本文所述的示范实施例由于环境以及经济原因而会是有益的。在示范实施例中，电能可易于传输并且因此在用户期望位置是可用的，从而降低传输成本等。在示范实施例中，***、方法和/或装置至少对某些应用可消除或降低对电力传输的需要，由此降低对基于矿物燃料的发电的需要。在示范实施例中，热能可本地储存，由此使它是可移动的。在示范实施例中，该***可包括用于储存热能的有机相变材料，由此降低该***所生成的任何不可生物降解废料。其它优点对本领域的技术人员是显而易见的。
图1是热电能量生成***的一个示范实施例的示意图。图1中的***包括热电生成器(A)。热电生成器的一侧放置成与高温储存器(B)相接触，而另一侧放置成与低温储存器(C)相接触。高温储存器(B)与低温储存器(C)的温度差产生热电生成器(A)的两侧之间的大的热差，该热差产生电输出。例如，在图1的示范实施例中，电输出通过在正极与负极端子(a1、a2)之间流动的直流(a)来标识。
热电生成器是使用称作“热电效应”的现象将热量(例如，如本文所述的温差)转换为电能。
在诸如图1所示实施例之类的示范实施例中，高温储存器(B)可通过采用高温再生器(D)来保持在高温。在示范实施例中，高温再生器(D)可包括热电生成器(A1)。热电生成器(A1)按照与热电生成器(A)基本相似的方式进行操作，只是它使用一侧的高温储存器(B)和另一侧的环境温度(I)来产生跨热电生成器(A1)的温差。跨热电生成器(A1)的热差产生通过直流(d)所标识的电输出。热电生成器(A1)的电输出可用于向加热器(E)供电，加热器(E)可用于将高温储存器(B)保持在高温。
类似地，在诸如图1所示实施例之类的示范实施例中，低温储存器(C)可通过采用低温再生器(F)来保持在低温。在示范实施例中，低温再生器(F)可包括热电生成器(A2)。热电生成器(A2)按照与热电生成器(A)基本相似的方式进行操作，只是它使用一侧的低温储存器(C)和另一侧的环境温度(I)来产生跨热电生成器(A2)的温差。跨热电生成器(A2)的热差产生通过直流(f)所标识的电输出。热电生成器(A2)的电输出可用于向冷却器(G)供电，冷却器(G)可用于将低温储存器(C)保持在低温。
在示范实施例中，高温储存器(B)和低温储存器(C)的表面可采用绝缘(H)来绝缘，以帮助保存材料中储存的热能。
在示范实施例中，相变材料可以是取得和保持预期温度的任何可接受材料。大多数相变材料是源自石油产品、盐或水中所得出的化学配方。这些类型的相变材料在温度范围选项、封栏方法(containment method)、热循环和潜热容量方面受到限制。
相变材料是使用相变(例如固化、液化、蒸发或冷凝)以相对恒定温度来吸收或释放大量潜热的材料。相变材料影响(leverage)潜热的天然性质，以便帮助将产品温度保持延长时间周期。在示范实施例中，相变材料可由诸如基于天然植物的相变材料之类的可再生资源来制造。例如，在示范实施例中，相变材料可以是通过熵解所制造并且以PureTemp的名称销售的类型。
相变材料能够用于大量应用中，因此可采用多种封拦方法-例如微胶囊化(例如10至1000微米，80-85％核心利用率)(例如25、50、100、200、500、700、1000微米等)、宏灌封(macro encapsulating)(例如1000+微米，80-85％核心利用率)(例如1000、1500、2000、2500、3000、4000、5000+微米等)、柔性膜、金属、刚性面板、球体等等。如本领域的技术人员会理解，合适的封栏选项取决于许多因素。
在示范实施例中，热与冷相变材料之间的温差可以是从几分之一度到数百度，这取决于功率要求。在示范实施例中，相变材料可以能够以例如5克的相变材料产生1瓦的功率或者以9千克的材料产生大约3.5千瓦。在尺寸上，在示范实施例中，该***可以是蜂窝电话电池大小(例如用于1瓦的22mm×60mm×5.6mm)(例如0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6等)或者更大(例如用于大约3.5千瓦的21cm×21cm×21cm)(例如3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4千瓦)。
在示范实施例中，多个热电生成器可用于增加产生的能量。例如，数量在1与10之间(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、2-4、3-5、4-6等)的生成器可用于蜂窝电话中，而更大的3.5千瓦装置可使用300-1000(例如300、400、500、600、200-400、300-500、400-600等)生成器。
图2是利用环境中储存的能量的热电能生成***的另一个示范实施例的示意图。图2中的实施例与图1的实施例相似，只是绝缘屏障(K)用于保持两个不同环境温度，即高温侧环境温度(I)和低温侧环境温度(J)。例如在高温材料(B)保持在较低温度时，这个布置会是有益的。在这种情况下，高温侧环境温度(I)可保持在比低温侧环境温度(J)要低的温度。
图3是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图3中的实施例与图2的实施例相似，只是代替高温再生器，为加热器(E)提供备选电源(D)。电源(D)可以是任何常规电源，例如电池、发动机等。
图4是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图4中的实施例与图2的实施例相似，只是代替低温再生器，为冷却器(G)提供备选电源(F)。再次，电源(F)可以是任何常规电源，例如电池、发动机等。
图5是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图5中的实施例与图2的实施例相似，只是采用加热器(E)和冷却器(G)的备选电源(D、F)来代替高温再生器和低温再生器。电源(D、F)可以是任何常规电源，例如电池、发动机、太阳能、地热、电磁等。当两个能源都具有可用人造废热能源时，这个实施例会是有益的。在这种情况下，可以不需要在***中包括再生能力。
图6是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图6中，采用备选高温源(D)来取代高温源。在示范实施例中，高温源可以是例如来自核燃料棒的热量、来自活火山的熔岩、来自熔炉的热量、体温等。
图7是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图7中，采用备选低温源(C)来取代低温源。
图8是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图8中，高温材料使用备选热源(C)来保持在高温。
图9是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图9中，高温源和低温源均采用备选高温源(C)和备选低温源(D)来取代。如上所述，各种备选源是可用的。
图10是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。
图8-10与图6和图7的实施例相似，只是在备选源的温度是间歇性的或波动的情况下，相变材料也存在。
图11是热电生成器、加热和冷却***的另一个示范实施例的示意图。图11与图1所示的实施例相似，但是还包括热交换器(J)以按需提供加热和冷却。在这个示范实施例中，高温入口(L)和低温入口(K)向热交换器(J)提供被高温储存器(B)或低温储存器(C)加热或冷却的用过的液体或蒸汽，热交换器(J)冷却从低温入口(K)所接收的液体或蒸汽或者进一步加热从高温入口(L)所接收的液体或蒸汽。液体或蒸汽则离开热交换器，通过高温出口(M)或低温出口(N)进入静压箱或罐(O)，其中液体或蒸汽通过使用泵或风扇(P)的传统方法经由管道或导管分布到预期位置。它将其热能释放到待加热或冷却的大气中，然后经由高温回路(R)或低温回路(S)、静压箱或罐(O)和热交换器(J)返回到高温储存器(B)或低温储存器(C)。在这个实施例中，来自热电生成器(A)的电能可用于为其它装置生成电力。
图12是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图12与图11所示的实施例相似，但是可以不从热电生成器(A)向除了泵或风扇(P)之外的辅助装置供电。
图13是热电发电、加热和冷却***的另一个示范实施例的示意图。在这个实施例中，环境与冷材料之间的热电生成器产生电力以运行风扇。
虽然以上所述的许多示范实施例是对图2的示范实施例的单一修改，但是本领域的技术人员应当易于理解，可对例如图1进行相似或相似的变更。另外，各种示范修改可相互结合进行，以便产生附加示范实施例。
图14是可在示范热电能生成***中使用的热电装置的示范实施例的分解图。在示范实施例中，更有效的热电装置可用来代替通用的现用供应装置。
图14中所述的示范实施例的其它细节能够见于图15-20。图15是可在示范热电能生成***中使用的热电装置的示范实施例的等距视图。图16是可在示范热电能生成***中使用的热电装置的示范实施例的平面图。图17是可在示范热电能生成***中使用的热电装置的示范实施例的截面图。图18是可在热电装置的示范实施例中使用的半导体柱的示范实施例的等距视图。图19是可在热电装置的示范实施例中使用的半导体柱的示范实施例的平面图。图20是可在热电装置的示范实施例中使用的半导体柱的示范实施例的截面图。
热电装置18、22、24包括真空密封箔1，真空密封箔1密封模块两端，以产生真空或基本上真空的腔。在将真空密封箔1真空密封到具有切口以匹配腔的两个最外面热传导热塑弹性体电绝缘皮肤3时，这些腔可包含一定量的热管工作流体2，其中皮肤3使用热传导但电绝缘的环氧树脂附连到电导体层4和电输入/输出(I/O)层7，电导体层4和电输入/输出(I/O)层7略小于具有灯芯式(wicking)凹槽11的空区域10，以便允许在半导体柱5、6中的模块的通用取向，半导体柱5、6使用热和电传导环氧树脂附连到电导体层4和电输入/输出层7。通过有效地增加通过半导体柱的内部热管，可实现各种有益效果。例如，在示范实施例中，柱中的较小质量引起增加效率的较小热阻率；柱和表面区域中的空穴允许更多电子流动；和/或热管潜能可降低柱的热阻率，这增加效率。
在示范实施例中，单独半导体柱5、6可在电气上串联设置以及在热方面并联设置，开始于顶或“热”侧层。串联开始于以从顶部观看时的层的右下方的正电导体I/O接片8连接到半导体n型柱5、在半导体柱类型5、6之间交替开始，直到结束于从顶部观看时连接到左下方的负电导体I/O接片9的半导体p型柱6。I/O接片9可连接到从顶部观看时的这一层的左下方的下一层的正电导体I/O接片8，正电导体I/O接片8连接到半导体n型柱5，在半导体柱类型6、5之间交替，直到结束于连接到那一层的右下方的负电导体I/O接片9的半导体柱p型6。这个结构可逐层交替地继续进行到实现预期数量的层为止。在示范实施例中，最底层结束于叠层的右下方的负电导体I/O接片9的半导体p型柱6。最终电输入/输出(I/O)层7可使用例如热和电传导环氧树脂附连到使用真空密封箔1来密封的最终底部或“冷”侧的热传导热塑弹性体电绝缘皮肤3。
在示范实施例中，这些示范模块可按照多种不同方式用于***中。例如，热电装置在诸如下列之类的配置中可用作能量转换器：(i)热电生成器模块叠层(stack)18，，当高热能施加到顶侧并且低热能施加到底侧并且取得正极输出电流26时，，(ii)热电加热器模块叠层22，在施加来自采集源23的正极输入电流时，以及(iii)热电冷却器模块叠层24，在施加来自采集源25的负极输入电流时。
图21是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。图21的示范实施例使用热电生成器18，热电生成器18在示范实施例中可具有可缩放大小和数量，以便取得预期正极输出电流26。热电生成器18可使用热传导但电绝缘的环氧树脂在“热”侧附连到高温输出热传导热管壳体17的平坦光滑表面，并且可使用热传导但电绝缘的环氧树脂在“冷”侧附连到低温输出热传导热管壳体19的平坦光滑表面。在一些实施例中，这些壳体的基本上完全粘合(避免或基本上减少微孔)对能量转换的性能会是有益的。高温输出热传导热管壳体17和低温输出热传导热管壳体19均可延伸到空心管形状的所储存热能质量中，其中空心管的每个可具有充当热管工作流体15的内部灯芯的烧结层16。热管可使用热力学的众所周知方法来设计，并且可向热传递工业中的多个来源购买。高温输出热传导热管壳体17管可延伸到高温相变材料13的潜热热能质量中，其具有储存窄温度范围之内的热量和＞180J/g的潜热的高密度能量储存器。低温输出热传导热管壳体19管可延伸到低温相变材料21的潜热热能质量中，其具有储存窄温度范围之内的热量和＞180J/g的潜热的高密度能量储存器。在示范实施例中，相变材料可具有表1所示性质的任何组合：
Figure BDA00003510497700091
Figure BDA00003510497700101
表1：相变材料性质
在示范实施例中，所储存能量能够使用下式来计算：
Figure BDA00003510497700102
其中，所储存潜热能(kW/h)等于相变材料的体积(cm3)乘以相变材料密度(g/cm3)；其和数则与相变材料潜热储存能力(J/g)相乘，然后总(J)通过除以3600000转换为kW/h。
高温相变材料13和/或低温相变材料21均可具有嵌入的附加热管，以便确保保持或基本上保持其温度。
具有嵌入高温相变材料13中的管部分的高温输入热传导热管壳体14可包括设计成通过毛细作用传送热管工作流体15的烧结层16，并且还可包括同一高温输出热传导热管壳体13的平坦光滑表面。在示范实施例中，热管可延伸到超出绝缘容器12。类似地，具有嵌入低温相变材料21中的管部分的低温输入热传导热管壳体20可包括设计成通过毛细作用传送热管工作流体15的烧结层16以及同一低温输出热传导热管壳体20的平坦光滑表面。在示范实施例中，热管可延伸到超出绝缘容器12，这可帮助将热能从远程源传导到装置。
当确定高温相变材料13和低温为材料21的温度时，可利用自然发生和/或作为来自首次作用的二次废料发生的最极端本地温度、即热和冷。例如，如果在高平均白天温度的沙漠的工厂中安装***，其中存在作为当天在工厂进行工作的副产品而出现的其它热源，则那个热量可用于保持和/或增加高温相变材料13的高温，由此使得更易于取得和保持大的热距离。
例如，图21是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。如图21所示，热电加热器模块叠层22可使用热传导但电绝缘的环氧树脂附连到高温输入热传导热管壳体14的平坦光滑外部表面。可通过从采集源23增加正极输入电流，来生成热量。另外，热电冷却器模块叠层24使用热传导但电绝缘的环氧树脂附连到低温输入热传导热管壳体20的平坦光滑外部表面。可通过从采集源25增加负极输入电流，来生成冷却。
图22是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。参照图22，如果存在能够直接采集的热源，则可消除图21所示的热电加热器模块叠层22，并且高温输入热传导热管壳体14能够直接附连到高温热能的废料源。
图23是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。参照图23，如果存在能够直接采集的冷温源，则能够消除图21所示的热电冷却器模块叠层24，并且低温输入热传导热管壳体20能够直接附连到低温热能的废料源。
图24是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。参照图24，如果存在能够直接采集的热源和冷源，则能够消除热电加热器模块叠层22以及热电冷却器模块叠层24，并且高温输入热传导热管壳体14以及低温输入热传导热管壳体20能够直接分别附连到高温热能的废料源和低温热能的废料源。
图25是热电能量生成***的另一个示范实施例的示意图。参照图25，在各种应用中，在某个程度上可存在对采集和转换附加能量以保持质量和热差以便取得恒定稳定电力供应的需要。使用已知方法的能量采集、例如采集光伏直流电能30、采集压电直流电能31和采集电磁直流电能32连同其它类型能够向热电加热器33供电。这样，加热器33可进行加热以使工作流体34在高温热管35中沸腾为工作流体蒸汽，高温热管35将其热量传递到高温热储存器38中，在这样做时进行冷却，并且灯芯式吸收(wick)作为冷凝工作回液37。在示范实施例中，这可用于向热电冷却器40供电，以便进行冷却以在低温热管42中将工作流体41冻结为冷冻工作流体43，低温热管42将其温度传递到低温热储存器45中，在这样做时进行加温，并且如所示作为变暖工作流体44通过毛细作用传送。在示范实施例中，这个过程保持与热电生成器47的相对侧相接触的基本上恒定的高温传递39和低温传递46，从而生成可配置、可缩放、恒定并且可靠的直流电输出的可再生源。
图26是利用使用过的核燃料棒作为采集热源的热电能生成***的另一个示范实施例的示意图。图26中，使用过的核燃料棒采集能量转换器49在多个转换能量转换层吸收热能，以便生成电能。在实施例中，这消除或基本上降低当前使用中的高费用活性水冷却方法的成本，并提供四重冗余安全容器。图26示出开始于具有不锈钢内衬50的最外面钢筋混凝土(例如14500psi)外墙的多个层。示范实施例还可包括涂敷有具有用于地下结构的标准类型的必优胜(bituthene)低温自粘橡胶沥青/聚乙烯防水薄膜***的外保护层的二次加强混凝土8000psi墙的加铅乙烯基外衬，围绕包括结构顶部和底部的部件的整体或基本上部分来灌封大量低温相变材料51。相变材料可集成有具有低温工作流体(例如氨、丙酮)52的热管(例如Cu热管)，热管在传递带之下贯穿低温相变材料51的底部区域，而没有与具有不锈钢内衬50的最外面钢筋混凝土14500psi外墙相接触，以便在第一热电层的热电冷传递位置保持可能的最冷(或者至少是冷的)温度。热电层可由例如图14所示类型的低温热电生成器模块叠层53的多个层组成，它们与SiC陶瓷外密封塞54连接，从而产生外真空腔。在示范实施例中，He气体55可被添加，并且可构成由HgCdTe:B和HgCdTe:P56的SiC分离交替腔的液体-蒸汽热电环路所组成的第一热电层的“热”侧和第二热电层的“冷”侧。在示范实施例中，这可通过外真空腔(它可包括He气体55)中的窄空区域，它构成由SiC:Se和SiC:Sb57的分离交替柱的高温热电环路所组成的第二热电层的“热”侧以及第三和最终热电层，使用高温工作流体58的液体CO2热接合到具有集成烧结热管的第二SiC吸收墙，其可在转移带之上贯穿低温相变材料51的上区域延伸，其中它们相互结合在四个的非相邻组中，穿透上壳体进入按照与具有不锈钢内衬50和/或涂敷有具有用于地下结构的标准类型的必优胜低温自粘橡胶沥青/聚乙烯防水薄膜***的外保护层的二次加强混凝土8000psi墙的加铅乙烯基外被的最外面钢筋混凝土外墙以相同方式所构成的顶部空腔中，以使不同工作流体能够在中心池用作燃料棒，以便扩展最大发电。腔可采用双保护舱口，以便使用标准方法去除、添加或更换燃料棒。在实施例中，这可灌封中间真空腔(与垂直钛密封塞60连接)，封装具有集成热管的主要SiC吸收墙，热管使用液体CO2工作流体61，其可在转移带之上贯穿低温相变材料51的上区域延伸，其中它们相互结合在四个非相邻组中，穿透上壳体进入按照与具有不锈钢内衬50和/或涂敷有具有用于地下结构的标准类型的必优胜低温自粘橡胶沥青/聚乙烯防水薄膜***的外保护层的二次加强混凝土8000psi墙的加铅乙烯基外衬的加铅最外面钢筋混凝土外墙的相同方式所构成的顶部空腔中，以使不同工作流体能够在中心池用作燃料棒，以便扩展最大发电，形成添加了He气体62的大面积内真空腔，以便均匀地分散其中包含的使用过的核燃料棒63的热辐射。
图27是热电能量生成的另一个示范实施例的示意图。如在图27中看到，装置包括具有集成热管的高温热板64以及具有集成热管的低温热板65。标号66是热电生成器核心。该装置还包括镍铬线圈加热器67和热传导外壳带68。接口70可用于将装置连接到外部废或环境热源。壳体71可用于储存相变材料。
在示范实施例中，该技术的另一个应用可以是注入由填充有比人体略低温度的相变材料的单壁和多壁碳纳米管所制成的纳米无线电和发射器，热电纳米级热电装置设置在相变材料与人体之间，以使得生成极小但所需的电能供医疗应用(例如，细胞级的送药、癌细胞的生长***器、嵌入式微***分析器和发射器)。
在示范实施例中，装置可在移动装置(移动电话、计算机、显示器等)中用于采集热量以及环境温度，并且还可采集环境电磁辐射和振动，以便使用相变材料来储存相反热能，然后通过实施例中所述的热电方法来转换。
在示范实施例中，装置还可在移动装置(移动电话、计算机、显示器等)中使用采集的热量以及环境温度，并且还可采集环境电磁辐射和振动，以便使用相变材料来储存相反热能，然后通过热电方法来转换，以便冷却电子器件以获得更长使用寿命和更好的效率，如示范实施例中所述。
在示范实施例中，装置可在电动玩具中用于向其供电，以及使用采集热量以及环境温度，并且还可采集环境电磁辐射和振动，以便使用相变材料来储存相反热能，然后通过实施例中所述的热电方法来转换。
在示范实施例中，装置可用于向例如钻孔机、路由器、电锯或者其它典型电池或电线操作装置等的手工工具供电。采集热量以及环境温度还可采集环境电磁辐射和振动，以便作为相反热能使用相变材料、然后通过实施例中所述的热电方法进行转换来储存，和/或冷却电子器件以获得更长使用寿命和更好的效率，如实施例中所述。
在示范实施例中，装置可用于可获益于不必硬连线或需要电池的紧急情况、安全性和监控***。
在示范实施例中，装置可用于卫生保健应用，例如起搏器、助听器、胰岛素注射设备以及可获益于具有恒定电能源的监测和流动设备。
在示范实施例中，装置可用于电器(冷冻、加热、清洁)，以便向装置供电，并且提供完成该电器被设计用于的任务所需的必要温度，可通过示范实施例中所述的方法来实现。
在示范实施例中，车辆(例如汽车、飞机、轮船、火车、卫星、部署车辆、摩托车和其它加电运输方法)可使用方法/装置向车辆和/或其辅助***供能长达无限范围，而无需停车加燃料。使用人体或皮肤作为热电传递点对运输工业甚至会更有益，因为诸如轮船和飞机之类的车辆通常穿过更冷的大气。
在无论是住宅、商业或工业的建筑物中，这种转换方法和装置允许即时离网使用，并且还通过采集废能源、转换成热能并且作为热能储存，然后在转换为电能时按需使用，来提供占有者的加热和冷却以及水需求。
在示范实施例中，技术中心通常是高能量用户，使用实施例中的方法允许即时离网使用，并且还提供中心设备的冷却。
在示范实施例中，如果使用实施例中的采集、储存和转换方法的小生成器附连到单独器件，则照明可能是无线的。
在示范实施例中，城市垂直农业可使用这种转换方法来实现，以及允许即时离网使用，并且还通过采集废能源、转换成热能并且作为热能储存，然后在转换为电能时按需使用，来提供农业空调的加热和冷却以及水需要。
当存在允许高容量吸入空气并且将其压缩到冷凝腔中以抽取水分的低成本洁净能源解决方案时，能够易于在干燥气候中采集水。虽然抽取方法现在能够进行，但是当今的能量成本过高而无法使其可行。
在示范实施例中，装置可用于当前使用大量能量冷却和加热而没有再循环废热能、无法储存该能量并且在工厂中将其电移动的大工业设备中。
在示范实施例中，海洋板块建筑物能够通过使电流经过吸引死亡海洋生物的骨骼残骸的接线框来实现。虽然这种方法当前能够实现，但是当今的能量成本过高而无法使其可选。
示例
用于将热能转换为电能的***包括：热电生成器；与热电生成器的第一侧相接触的高温储存器；与热电生成器的第二侧相接触的低温储存器；用于将高温储存器保持在高温的高温再生器；以及用于将低温储存器保持在低温的低温再生器。高温储存器与低温储存器的温度的差产生热电生成器的两侧之间的热差，热差产生电能。
高温和低温储存器中的至少一个是相变材料。
该***生成DC电流。
该***用于向小电子装置(例如蜂窝电话、照相装置、灯、平板、计算机、远程控制、电视机、mp3播放器、手表等)供电。
该***用于以车辆不要求再加燃料的方式向车辆供能。
该***用于补充由电力网所输送的电力。
该***用于向轮船或船只提供电力，并且使用水域的环境温度。
该***用于提供加热或冷却，其中具有或并不具有作为该***的一部分的发电。
高温再生器包括：热电生成器，使用一侧的高温储存器和另一侧的环境温度来产生跨热电生成器的温差。跨热电生成器的热差生成电能。
高温再生器的电能用于向加热器供电，以便将高温储存器保持在高温。
低温再生器包括：热电生成器，使用一侧的低温储存器和另一侧的环境温度来产生跨热电生成器的温差。跨热电生成器的热差生成电能。
低温再生器的电能用于向冷却器供电，以便将低温储存器保持在低温。
在本公开的示范实施例的描述中，为了简化本公开并且帮助理解各个所公开方面的一个或多个，各种特征有时集中在单个实施例、附图或者其描述中。然而，本公开的这种方法不应当被理解为反映了要求保护的本发明需要超过各权利要求中明确描述的特征的目的。如以下权利要求所反映的那样，发明的方面而是可在于少于以上公开的单个实施例的全部特征。因此，详细描述之后的权利要求书明确地结合到本描述中，其中各权利要求本身代表本公开的独立实施例。
此外，虽然本文所述的一些实施例包括其它实施例中包含的一部分特征而没有包括其它特征，但是不同实施例的特征的组合意在落入本公开的范围之内，并且形成不同实施例，这是本领域的技术人员会理解的。
虽然本公开具体参照其示范实施例，但是在以下权利要求书的精神和范围之内能够实现变更和修改。

Claims (8)

1.一种用于将热能转换为电能的***，所述***包括：
热电生成器；
高温储存器，其与所述热电生成器的第一侧相接触；
低温储存器，其与所述热电生成器的第二侧相接触；
高温再生器，其用于将所述高温储存器保持在高温；以及
低温再生器，其用于将所述低温储存器保持在低温；以及
其中所述高温储存器与所述低温储存器的温度差产生所述热电生成器的两侧之间的热差，所述热差产生电能。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述高温储存器和低温储存器是相变材料。
3.如以上权利要求中的任一项所述的***，其特征在于，所述电能是DC电流。
4.如以上权利要求中的任一项所述的***，其特征在于，所述热储存能量用于加热或冷却另一个应用，例如水加热、空气调节。
5.如以上权利要求中的任一项所述的***，其特征在于，所述高温再生器包括：
热电生成器，其使用在一侧的所述高温储存器和在另一侧的环境温度来产生跨所述热电生成器的温差；
其中所述跨所述热电生成器的热差生成电能。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述高温再生器的电能用于向加热器供电，以便将所述高温储存器保持在高温。
7.如以上权利要求中的任一项所述的***，其特征在于，所述低温再生器包括：
热电生成器，其使用在一侧的所述低温储存器和在另一侧的环境温度来产生跨所述热电生成器的温差；
其中所述跨所述热电生成器的热差生成电能。
8.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述低温再生器的电能用于向冷却器供电，以便将所述低温储存器保持在低温。
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