JP6552055B2 - Network system resistant to adverse events - Google Patents

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、２０１３年３月１５日出願の米国暫定出願番号１３／８３５，３７３の優先権の利益を主張するものであり、その開示は参照として本書に組み込まれている。 [Cross-reference to related applications]
This application claims the benefit of priority of US Provisional Application No. 13 / 835,373 filed March 15, 2013, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

本発明は、固体デバイスによる電気エネルギの発電に関するものであり、より具体的には、金属、半導体、セラミックス（酸化物、炭化物、等）、およびカーボン（グラファイト、チャコール）を含む異種物品間の接合点で生じる熱強化性の拡散電位の電源としての使用による発電に関する。   The present invention relates to the generation of electrical energy by solid state devices, and more specifically, bonding between dissimilar articles including metals, semiconductors, ceramics (oxides, carbides, etc.), and carbon (graphite, charcoal) The invention relates to power generation by use as a power source of the thermally enhanced diffusion potential generated at points.

電気発電装置は、限定しないが、電磁波（太陽光、赤外光など）、熱エネルギ、機械エネルギ、核エネルギを含む入力を利用して、これらの異なるエネルギ形態の入力を利用可能な電力に変換する。このような装置の製造は、十分に確立されているが、未だに高価で複雑である。   The electric power generation device is not limited, and uses an input including electromagnetic waves (sunlight, infrared light, etc.), thermal energy, mechanical energy, nuclear energy, and converts these different energy forms into usable power. Do. The production of such devices is well established but is still expensive and complicated.

今日の発電の殆どが、化石燃料を不可逆的燃焼させており、この形態のエネルギ燃焼が他の種類の発電よりはまだ高価ではないとはいえ、長期に亘る環境と人間の健康へのダメージは、現在のところ、そのエネルギ生産コストに負担されていない。さらに、石油から電気エネルギへの変換効率はたった９％と評価されている。   Most of today's power generation burns fossil fuels irreversibly, and although this form of energy combustion is still not more expensive than other types of power generation, it does damage to the environment and human health over time At present, the energy production cost is not borne. Furthermore, the conversion efficiency from petroleum to electrical energy is estimated to be only 9%.

太陽電池で生成される電気のコストは、未だ化石燃料による発電と比較して非常に高価であり、適切な光の使用量がないとき（夜間）にエネルギ保存の問題が残る。さらに、光電効果により、太陽電池は特定の太陽光周波数でのみ有利となり、入射する太陽エネルギのおよそ１１−３０％の効率となる。   The cost of electricity generated by solar cells is still very high compared to fossil fuel power generation, and the problem of energy conservation remains when there is no adequate light usage (nighttime). Furthermore, due to the photoelectric effect, the solar cell is only advantageous at certain solar frequencies, with an efficiency of approximately 11-30% of the incident solar energy.

風力、水力、核エネルギ入力に基づく他の種類のエネルギ変換システムは、いくつかの場合に費用効率がよいが、やはり環境に悪い影響を与え、および／または膨大な資本支出を必要とする。熱電気式、熱電子式、磁気流体力学式といった他の新種の発電装置は、現在のところ主要な電力生産に適合するのに必要な変換効率を有さず、さらに製造が複雑である。２００６年１０月２日現在の石油価格＄６１／バレルであるが、代替的なエネルギ変換形態は製造して運用するのに費用対効果が悪い。石油ベースの入力エネルギと費用的に競争可能と考えられる形態の入力エネルギ（例えば、石炭や核）は、温室ガスや粒子または放射性廃棄物の生成による環境破壊を生ずる。   Other types of energy conversion systems based on wind power, water power, nuclear energy input, although cost effective in some cases, also adversely affect the environment and / or require huge capital expenditures. Other new types of generators, such as thermoelectric, thermoelectric, and magnetohydrodynamic, do not currently have the conversion efficiency necessary to meet major power production and are more complex to manufacture. Although the oil price is $ 61 / barrel as of October 2, 2006, alternative energy conversion forms are not cost effective to manufacture and operate. Forms of input energy (eg, coal and nuclear) that are considered to be cost-competitive with petroleum-based input energy cause environmental damage due to the production of greenhouse gases, particles or radioactive waste.

本発明は、新しいタイプの発電装置で、酸化物、半導体、金属、炭素などの安定材料の層化に基づいており、それにより材料の界面で電位差が生じ、全体の電圧が装置の陽極と陰極の外側層で観測される。この装置または電池からの電力の生産は、異種の電子／正孔構造および密度を用いる安定材料間の界面上に生じる拡散電位を利用することにより実現する。   The present invention is a new type of power generation device, based on the layering of stable materials such as oxides, semiconductors, metals, carbon, etc., thereby creating a potential difference at the interface of the material, the overall voltage being the anode and cathode of the device Observed in the outer layer of The production of power from this device or battery is realized by utilizing the diffusion potential generated on the interface between stable materials using different electron / hole structures and densities.

したがって、本発明のいくつかの目的と利点は：（ａ）世界中の殆どの場所で簡単に入手可能な様々な材料により発電する方法を提供する。（ｂ）昔から続く、連続的または一度の印刷および塗布技術で、高価な加工機械または製造プロセスが必要のない、発電方法を提供する。（ｃ）放射性粒子、放射性廃棄物、温室ガス、または他の有害温泉物質を伴わない発電方法を提供すること。（ｄ）非常に低温（室温以下）や非常に高温（３０００Ｋ以上）の双方またはその間で同様に動作する発電方法を提供する。（ｅ）変換目的の入力を常には供給する必要がない発電方法を提供する。（ｆ）特定の材料を接合したときの界面で利用可能な静電力から、存在する拡散電位の利点を得るために熱を必要としない発電方法を提供する。（ｇ）非常に平坦な寸法で、壁、車両フード、飛行機の胴体、道などの既存の領域に嵩張らずに組み込むことができる発電方法を提供する。（ｈ）限定しないが、飛行機、オートバイ、車、船舶、トラックなどの輸送用乗り物に利用可能な発電方法を提供する。（ｉ）発電装置が、バッテリ、発電機、および蓄電器で既に用いられている慣れ親しまれた構成に組み入れることができ、既存のインフラを活用できる発電方法を提供する。   Accordingly, some objects and advantages of the present invention include: (a) providing a method of generating power with various materials readily available in most places around the world. (B) To provide a power generation method that does not require expensive processing machines or manufacturing processes with a long-standing continuous or one-time printing and coating technique. (C) Providing a method of generating power without radioactive particles, radioactive waste, greenhouse gases or other harmful hot spring materials. (D) To provide a power generation method that operates similarly at or both between very low temperature (below room temperature) and very high temperature (above 3000 K). (E) To provide a power generation method that does not always require input for conversion purposes. (F) To provide a power generation method that does not require heat to obtain the advantage of the existing diffusion potential from the electrostatic force available at the interface when a specific material is bonded. (G) To provide a power generation method with very flat dimensions that can be incorporated without bulk into existing areas such as walls, vehicle hoods, airplane fuselage, roads and the like. (H) To provide a power generation method that can be used for transportation vehicles such as, but not limited to, airplanes, motorcycles, cars, ships, and trucks. (I) To provide a power generation method in which a power generation device can be incorporated into a familiar configuration already used in a battery, a generator, and a capacitor, and can utilize existing infrastructure.

さらなる目的と利点は、寸法と規模を変更可能な点であり、ラジオなどの小さな装置と同様に、家や町や都市などの大規模が必要とする電力を満たすことができる発電方法を提供する。さらなる目的と利点は、後述する説明と図面を考察して明らかになるであろう。   A further object and advantage is the ability to change dimensions and scale, as well as small devices such as radios, providing a power generation method that can meet the power demands of large scales such as homes, towns and cities. . Further objects and advantages will become apparent from a consideration of the description and drawings that follow.

図１Ａは、もっとも基本的な装置セルを陽極または陰極の側から見た二次元図である。FIG. 1A is a two-dimensional view of the most basic device cell from the side of the anode or cathode. 図１Ｂは、セルと等価の理論上の電気回路である。図１Ｃは、もっとも基本的な装置セルの斜視図であり、本発明の説明にしたがって１の形状に構成したものである。FIG. 1B is a theoretical electrical circuit equivalent to a cell. FIG. 1C is a perspective view of the most basic device cell, configured in one configuration in accordance with the description of the present invention. 図１Ｃは、もっとも基本的な装置セルの透視図であり、発明の一つの例に従って作成されたものである。FIG. 1C is a perspective view of the most basic device cell, made in accordance with one example of the invention. 図２は、カプセル化または防護したモデルにおいてセル周囲の温度をどのように管理するかをを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flow chart showing how the temperature around the cell is managed in the encapsulated or protected model. 図３は、２つの実際のセルに異なる熱処理をした後の電流の流れを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the flow of current after different heat treatments of two actual cells. 図４は２つの実際のセルに異なる熱処理をした後の電圧を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the voltages after different heat treatments on two actual cells. 図５は、異なる抵抗付加を取り付けた、スチール、プラセオジム酸化物、カーボン／グラファイト、および亜鉛メッキスチールのセルからのサンプル点に対する最適な電圧−電流線である。FIG. 5 is the optimum voltage-current line for sample points from steel, praseodymium oxide, carbon / graphite, and galvanized steel cells with different resistance additions. 図６は、デューアびんまたはセラミック容器などの絶縁型容器に収容された電力セル装置の横方向断面図であり、制御回路と、熱電対や加熱素子とともに示す概略図である。FIG. 6 is a transverse cross-sectional view of a power cell device housed in an insulated container such as a Dewar bottle or a ceramic container, and is a schematic diagram showing a control circuit, a thermocouple, and a heating element. 図７Ａは、装置のカーボンと酸化物の層を接合する前の充電作用を示す概略図である。FIG. 7A is a schematic diagram showing the charging action prior to bonding the carbon and oxide layers of the device. 図７Ｂは、装置のカーボンと酸化物の層を接合させた直後の充電作用を示す概略図である。FIG. 7B is a schematic view showing the charging action immediately after bonding the carbon and oxide layers of the device. 図７Ｃは、装置のカーボンと酸化物の層を接合させた後の熱平衡における充電作用を示す概略図である。FIG. 7C is a schematic diagram showing the charging action in thermal equilibrium after joining the carbon and oxide layers of the device. 図７Ｄは、装置のカーボンと酸化物の層の接合部にまたがって抵抗負荷が取り付けられた場合のセル中の充電作用を示す概略図である。FIG. 7D is a schematic diagram illustrating the charging action in the cell when a resistive load is attached across the carbon-oxide layer junction of the device. 図８は、ブラックボディのアブソーバと蓄熱パネルを具えるガラスまたはプラスチックのシートで包んだ／ヒートシールした酸化物カーボンセルである。FIG. 8 is an oxide carbon cell wrapped / heat sealed in a glass or plastic sheet with a black body absorber and heat storage panel.

[実施例の詳細な説明]
本発明は、新しいタイプの発電装置で、酸化物、半導体、金属、炭素などの異なる材料の意図を持った層化に基づいており、それにより材料の界面で電位差が生じ、全体としての電圧が装置の陽極と陰極の間で観測される。この装置からの電力の生産は、異なる電子配置および密度を持つ安定材料間の界面上に拡散電位が生じることにより実現する。正しい一連の層が適用されたら、装置は様々な電力装置として扱われ、所望の電圧または電力出力に到達するために直列または並列に積層される。 Detailed Description of the Embodiment
The invention is a new type of power plant based on the intentional layering of different materials, such as oxides, semiconductors, metals, carbon etc., which creates a potential difference at the interface of the materials and the voltage as a whole It is observed between the anode and the cathode of the device. Production of power from this device is realized by the creation of a diffusion potential on the interface between stable materials with different electronic configurations and densities. Once the correct sequence of layers is applied, the device is treated as various power devices and stacked in series or parallel to reach the desired voltage or power output.

電子は、振動し、波形となって電磁エネルギを放出する。これらの波形は、プランクの公式に基づく周波数分布となる。また、原子間の結合により、平衡状態から１またはそれ以上の原子の置換により、格子を通り伝搬する一連の振動波が生じる。材料は固体状態で非結晶と結晶の双方の要素を有するため、電子の移動は、限定しないが光子および光子運動などの因子によることがある。熱電子放射では、熱振動エネルギが元の材料の表面に電子を保持する力を上回るため、材料表面から電子が移動し異種材料の上に集中する。その代わり、ゼーベック効果で、温度の異なる金属または半導体の存在化で生じる電圧を生じさせるようにしている。光電子放出では、電子は、閾値以上の周波数の電磁放射を吸収した場合に電子が放出される。   The electrons vibrate to form waveforms that release electromagnetic energy. These waveforms become frequency distributions based on Planck's formula. In addition, bonds between atoms result in a series of oscillatory waves that propagate through the lattice by substitution of one or more atoms from equilibrium. Electron transfer may be due to factors such as, but not limited to, photon and photon motion, as the material has both amorphous and crystalline elements in the solid state. In thermionic emission, the thermal vibration energy exceeds the force that holds the electrons on the surface of the original material, so that the electrons move from the material surface and concentrate on the different material. Instead, the Seebeck effect is used to generate a voltage generated by the presence of metals or semiconductors having different temperatures. In photoemission, electrons are emitted when they absorb electromagnetic radiation at frequencies above a threshold.

２の異なる材料が、異なる電子／正孔の密度で、互いに接合されたら、これらの２つの材料の境界には拡散電位が生じる。これは、電子や正孔が、より低い密度の電子や正孔の領域へと拡散するからである。再結合が生じ、最終的にさらなる再結合を妨害する電界が形成される。２つの材料間の空乏域にわたるこの電界の統合が、拡散電位の値を決定する。   If two different materials are joined together at different electron / hole densities, a diffusion potential is created at the interface of these two materials. This is because electrons and holes diffuse into lower density electron and hole regions. Recombination occurs and eventually an electric field is formed that prevents further recombination. Integration of this electric field across the depletion region between the two materials determines the value of the diffusion potential.

熱または電磁気のソースから熱を加えることにより、自由電子が運動エネルギを獲得すると、これら以上の自由電子が空乏域を超えて移動しバリア領域の反対側の正孔と結合する。その結果、空乏域が幅広くなり、接合温度の一次関数である拡散電位が増大する。これら２つの異種材料にまたがって負荷が接続されると、電流が流れる。装置の層に現れるイオン流が、回路を通る電子の流れをさらに促進する。   When free electrons gain kinetic energy by applying heat from a heat or electromagnetic source, these more free electrons move beyond the depletion zone and combine with holes on the opposite side of the barrier region. As a result, the depletion region widens and the diffusion potential which is a linear function of junction temperature increases. When a load is connected across these two dissimilar materials, current flows. The ion flow that appears in the layers of the device further facilitates the flow of electrons through the circuit.

熱平衡に到達すると、拡散電位も一定となり平衡値となる。この時点で、セルのターミナル間に抵抗負荷が適用されると、拡散電位は荷電ポンプ（ｃｈａｒｇｅ ｐｕｍｐ）として作用し、負荷を通る電流を後押しする。セルの表面領域が十分に大きい場合、あるいは抵抗負荷が十分に大きい場合は、電流中の流れは、空乏域にまたがる再結合のレートが十分に速くなり拡散電位と電流が一様に不定に維持されるように、十分に小さくなる。しかしながらもし、抵抗負荷が小さすぎると、あるいはセルの表面領域が小さすぎると、再結合のレートは、セルに求められる電力を維持することができず、電流は蓄電装置によく見られる形となり、最終的に低下する。   When the thermal equilibrium is reached, the diffusion potential becomes constant and becomes an equilibrium value. At this point, when a resistive load is applied between the terminals of the cell, the diffusion potential acts as a charge pump and boosts the current through the load. If the surface area of the cell is large enough, or if the resistive load is large enough, the current flow will be fast enough for the recombination rate across the depletion region to keep the diffusion potential and current uniform and indeterminate. Small enough to be done. However, if the resistive load is too small, or if the surface area of the cell is too small, the recombination rate will not be able to maintain the power required for the cell, and the current will be in a form commonly found in power storage devices, It will eventually decline.

光子と、音子と、適切に選択された材料にまたがる拡散電位の存在と組み合わさった動力学的に誘導される電子運動との結合により、装置の温度上昇に直接比例する電圧の増加と、温度上昇の４乗に比例する電流の増大を示す固体発電機ができる。熱電子／熱電気デバイスと異なり、温度勾配はデバイスの作動に必要ではなく、事実、一定の特性を有する正しい材料を選択する以上デバイスは室温で電気を生成する。特定の使用材料の閾値周波数より上の電磁放射に依存する光電子デバイスと異なり、本件のデバイスは、材料中に存在する熱エネルギを利用して拡散電位を生成し、これによりセルに負荷が加わったときに電子が流れることになる。   The increase in voltage, which is directly proportional to the temperature rise of the device, by the combination of photons, phonons, and kinetically induced electronic motion combined with the presence of a diffusion potential across appropriately selected materials, A solid state generator is produced that exhibits an increase in current proportional to the fourth power of the temperature rise. Unlike thermoelectronic / thermoelectric devices, temperature gradients are not required for device operation, and in fact the device generates electricity at room temperature as long as the correct material is selected with certain properties. Unlike optoelectronic devices that rely on electromagnetic radiation above the threshold frequency of the particular material used, this device uses the thermal energy present in the material to create a diffused potential, thereby loading the cell. Sometimes the electrons will flow.

ここに説明する固体発電機の実施例では、カーボングラファイトと（重量のおよそ９０％だが変動しうる）、塩化ナトリウムと（イオン性固体−重量のおよそ１０％だが変動しうる）、任意でアクリルポリマーエマルジョンなどの少量の接合剤とを、揮発性流体（水）とともに混合して薄いインクペーストを作成する。このペーストを金属面またはフォイルに、十分かつ均一な厚みで供給し（０．２−１．０ミリメートルとするが、動作温度が高いとより厚くする必要がありこれらの温度で高い拡散電位が求められる）、乾燥させてから任意でより安定した固体材料となるのに十分な温度に加熱する（用いる乾燥温度は摂氏１５０度以下であるが、動作温度やデバイスの状況によっては高くてもよい）。   In the examples of solid generators described herein, carbon graphite (with approximately 90% by weight but variable), sodium chloride (with ionic solid-approximately 10% by weight but optionally acrylic polymer) A thin ink paste is prepared by mixing a small amount of a binder such as an emulsion together with a volatile fluid (water). Supply this paste to a metal surface or foil with a sufficient and uniform thickness (0.2-1.0 millimeters, but higher operating temperatures require a higher thickness and require a higher diffusion potential at these temperatures. And dried and then heated to an arbitrary, more stable temperature to form a more stable solid material (the drying temperature used is 150 degrees Celsius or less, but may be higher depending on operating temperature and device conditions) .

この乾燥させた層の上に、酸化物、塩化ナトリウム、アクリルポリマエマルジョン接合剤（上記参照）、および水基質の第２のペーストの第１の基質を十分な厚みで供給する（これも、０．２−１ミリメートルの厚みだが動作状況によってはこれ以上が必要となる）。この第２の基質層を乾燥させる前に、この層の上に金属シートまたはフォイルが配設される。これにより、セルの内側層と陽極および／または陰極との間がより好適に接着する。金属−カーボン／グラファイト材料−酸化物−金属の４層でなる、この基本的なセルを乾燥させ、および／または、セルを損傷させない十分に高い温度（＜摂氏１５０度）で加熱して、より安定した固体材料へ硬化させる。   On this dried layer, supply the first substrate of the second paste of oxide, sodium chloride, acrylic polymer emulsion binder (see above), and water substrate in sufficient thickness (also 0 .. Thickness of 2-1 mm, but more is needed depending on operating conditions) Before the second substrate layer is dried, a metal sheet or foil is disposed on the layer. This more suitably adheres between the inner layer of the cell and the anode and / or the cathode. Metal-carbon / graphite material-oxide-metal four-layer, this basic cell is dried and / or heated at a sufficiently high temperature (<150 degrees Celsius) not to damage the cell Cure to a stable solid material.

乾燥したら、セルは、予期される最低および最高動作温度によっては、水などの流体を吸収することができ、これにより固体中の電解質と結合して溶解するか、または実際に主たる電解質になるかのいずれかにより、電荷担体の伝導が促進される。イオン流体の選択は、セルの動作温度による。電解質の蒸発点より高い温度で動作するセルは、イオン流体が逃げないように封止され加圧されなければならない。   Once dry, depending on the minimum and maximum operating temperatures expected, the cell can absorb fluids such as water, which will combine with the electrolyte in the solid to dissolve or actually become the main electrolyte Any one of them promotes the conduction of the charge carrier. The choice of ionic fluid depends on the operating temperature of the cell. Cells operating at temperatures above the evaporation point of the electrolyte must be sealed and pressurized so that the ionic fluid does not escape.

セルが十分な量の電解質液を吸収したら、これは縁部の周りを適切な温度で、電気および水分を隔離する密閉剤で封止され、セルの完全性を確保する。密閉剤は限定しないが、エポキシ接着剤、熱処理プラスチック、絶縁テープ、または他の種類の密閉剤とともに、電解質の溶融温度以下で硬化するセラミックのうわぐすりを含む。セルは、動作温度に維持される限り電圧を生じ、この温度は電解質液を機能させるがセル内の電解材料以外や金属をこれらの溶融点まで到達させない。この時点で、セルを異なる温度の浴槽に浸漬させると、比例して電圧が変化する。セルの動作には温度変化は必要でないが、これに取り付けられた抵抗負荷やセルの周囲温度によって変化する（ｅｒｏｇａｔｅ）。理想的な抵抗負荷により、電子と正孔が再結合し一定の電圧と電流が維持されるレートとなる。   Once the cell has absorbed a sufficient amount of electrolyte solution, it is sealed around the edge at an appropriate temperature with a sealant that isolates electricity and moisture to ensure cell integrity. Sealants include but are not limited to ceramic glazes that cure below the melting temperature of the electrolyte, along with epoxy adhesives, heat treated plastics, insulating tapes, or other types of sealants. The cell generates a voltage as long as it is maintained at the operating temperature, and this temperature allows the electrolyte solution to function, but does not allow any non-electrolytic material or metal in the cell to reach their melting point. At this point, as the cells are immersed in baths of different temperatures, the voltage changes proportionally. The cell operation does not require a temperature change, but varies depending on the resistance load attached thereto and the ambient temperature of the cell. An ideal resistive load results in a rate at which electrons and holes recombine to maintain a constant voltage and current.

製造および材料の詳細
電力出力は、カーボンと酸化物層の間の表面積の寸法に直接比例するため、金属基層は多数の溝、皺、畝を設けて構成してもよく、カーボン、次いで酸化物の層が形成される度に、溝、皺、または畝、の層が重なる結果、より広い面積が得られる。カーボンペーストまたはペイントと、酸化物ペーストまたはペイントは、ローラ、ブラシ、スプレー、スクリーン印刷技術、インクジェットプリンタ、または表面にインクまたはペイントを散布しうる他の様々な方法で供給される。セルは非結晶材料のみならずカーボン材料と酸化物の結晶層にさらに作用するが、材料をペーストとして単純に供給する能力は、製造コストと高価な結晶成長の利用、および製造技術を大幅に低減する。 Manufacturing and Material Details The power output is directly proportional to the size of the surface area between the carbon and the oxide layer, so the metal substrate may be configured with multiple grooves, ridges, ridges, carbon, then oxide Each time a layer of is formed, the layers of grooves, ridges or ridges overlap, resulting in a larger area. The carbon paste or paint and the oxide paste or paint may be supplied by rollers, brushes, sprays, screen printing techniques, ink jet printers, or various other methods that may spread the ink or paint on the surface. The cell works on crystalline layers of carbon materials and oxides as well as non-crystalline materials, but the ability to simply feed the material as a paste greatly reduces the cost of production, utilization of expensive crystal growth, and manufacturing techniques. Do.

光電子および熱電子装置の電流の欠点の１つは、結晶成長やデバイス製造にクリーンルームや高度に洗練された（高価な）技術とプロセスが必要なことである。作成された試作品では、使用された金属フォイルまたはシートはアルミニウム、ステンレススチール、および亜鉛メッキされたステンレススチールである。カーボン層は、塩化ナトリウム、水、およびアクリル接合剤と混合したグラファイトからなる。使用される酸化物の層は、プラセオジム、チタン、スズ、ニッケル、鉄、銅、クロム、マンガンの各々からなり、また塩化ナトリウム、水、およびアクリル接合剤と混合される。室温で最大の電圧と電流を得るため、およびアプリケーションの簡単のため、プラセオジムとチタン酸化物が最適である。最終的に、セル全体をプラスチックシートで包含し、陽極と陰極の接触子を露出させてヒートシールする。１の基本的なセルのサイズは、８．５×１１の紙シートであり、紙シート約８枚分の厚みを有する。酸化マンガンでなるセルは再充電可能であり、このため蓄電装置としても動作する。   One of the current shortcomings of optoelectronic and thermoelectric devices is that crystal growth and device manufacturing require clean rooms and highly sophisticated (expensive) technologies and processes. In the prototype produced, the metal foil or sheet used is aluminum, stainless steel, and galvanized stainless steel. The carbon layer consists of sodium chloride, water and graphite mixed with an acrylic binder. The oxide layer used consists of each of praseodymium, titanium, tin, nickel, iron, copper, chromium, manganese and is mixed with sodium chloride, water, and an acrylic binder. Praseodymium and titanium oxide are optimal for maximum voltage and current at room temperature and for ease of application. Finally, the entire cell is covered with a plastic sheet, and the anode and cathode contacts are exposed and heat sealed. The basic cell size of 1 is a 8.5 × 11 paper sheet and has a thickness of about 8 paper sheets. The cell made of manganese oxide can be recharged and thus also operates as a storage device.

動作温度に関しては、異なる材料を用いるべきであり、また用いることができる。例えば、アルミニウムシート、酸化プラセオジム、およびグラファイトでなるセルの場合、動作温度はアルミニウムの溶融温度以下となり、水が生じるためもっと低いことが望まれる。イオン溶液の一部に水を含むセルを用いる場合、動作温度は水の沸点以下とするか、セルの外側を加圧して膨張する水蒸気にも一体性が保たれるようにする。高温のセルは、陽極と陰極としてタングステン（溶融温度３６９５Ｋ）を用い、グラファイト（溶融温度４３００−４７００Ｋ）または他のカーボン材料および酸化トリウム（溶融温度３５７５Ｋ）を用いる。電荷担体を高めるためのイオン流体として塩化ナトリウムを用いると、理論上は最大動作温度が１７３８ケルビンの沸騰温度以下となる。   For the operating temperature, different materials should and should be used. For example, in the case of a cell made of an aluminum sheet, praseodymium oxide, and graphite, the operating temperature is lower than the melting temperature of aluminum, and it is desired to be lower because water is generated. When a cell containing water is used as part of the ionic solution, the operating temperature is set to be equal to or lower than the boiling point of water, or the integrity of the water vapor that is expanded by pressurizing the outside of the cell is maintained. High temperature cells use tungsten (melting temperature 3695 K) as the anode and cathode, graphite (melting temperature 4300-4700 K) or other carbon materials and thorium oxide (melting temperature 3575 K). Using sodium chloride as the ionic fluid to enhance charge carriers, the maximum operating temperature is theoretically below the boiling temperature of 1738 Kelvin.

酸化トリウムに近い溶融点のイオン流体を用いる場合、最大動作温度は３５７３Ｋのケルビン溶融点より下のどこかとなる。タングステン、グラファイト、および酸化トリウムを用いた単一の１平方メートルのセルが、室温において１ボルトで１００マイクロアンペア（．０００１ワット）を実現し、理論上は３０００Ｋで約１アンペアで１０ボルト（１０ワット）を実現する点留意する。したがって、動作温度が３００Ｋから３０００Ｋに上昇すると、デバイスの電力出力が１００，０００倍に増大する。これはもちろん、イオン流体がこの高い温度で性格に作用することを仮定している。   When using an ionic fluid with a melting point close to thorium oxide, the maximum operating temperature is somewhere below the Kelvin melting point of 3573 K. A single 1 square meter cell using tungsten, graphite, and thorium oxide achieves 100 microamperes (.0001 watts) at 1 volt at room temperature, theoretically 10 volts (10 watts) at about 1 amp at 3000 K. Keep in mind the point of realizing Thus, as the operating temperature increases from 300 K to 3000 K, the power output of the device increases 100,000 times. This, of course, assumes that the ionic fluid acts properly at this high temperature.

第２実施例も、タイルへのビスク焼成されたセラミックスの使用を考慮している。これらのタイル乗に、カーボンペーストを設け、その後に金属の陰極を上述のように設けるか、加圧して取り付ける。このケースでは酸化物層がより安定したセラミックの形態であるため、動作温度をより高くすることができる。いずれの場合も、本実施例は電解質液を含有すべく密閉されることが必要である。   The second embodiment also contemplates the use of bisque-fired ceramics in the tile. A carbon paste is provided on these tiles, and then a metal cathode is provided as described above or attached by applying pressure. In this case the operating temperature can be higher since the oxide layer is in the form of a more stable ceramic. In any case, this embodiment needs to be sealed to contain the electrolyte solution.

実験結果
図１Ｃは、セルの角部からみた斜視図である。導電シートまたはフォイル２０を基部として用い、その上に適切な厚みのドナー材料２１が設けられ、これが導電体２０とドナー材料２１の界面にまたがって電圧差を生ずる。２０に用いる導電体は、限定しないが、アルミニウム、銅、鉄、スチール、ステンレススチール、亜鉛メッキステンレススチール、およびカーボンプレートである。追加的に、導電体は、上述していない様々な他の金属または合金を含んでもよい。ドナー材料２１は、限定しないが、これまでに試験された材料であって、電圧差を生じ導電率が良好な、ジルコニウムとシリカ複合材、酸化クロムよおびシリコンカーバイドをまた含むプラセオジム酸化物混合体である。 Experimental Results FIG. 1C is a perspective view from the corner of the cell. A conductive sheet or foil 20 is used as a base on which a donor material 21 of appropriate thickness is provided which creates a voltage difference across the interface of the conductor 20 and the donor material 21. The conductor used for 20 is, but not limited to, aluminum, copper, iron, steel, stainless steel, galvanized stainless steel, and carbon plate. Additionally, the conductor may include various other metals or alloys not mentioned above. The donor material 21 is, but is not limited to, a previously tested material which has a voltage difference and good conductivity, a praseodymium oxide mixture also comprising zirconium and silica composites, chromium oxide and silicon carbide. It is.

２０と２１間の界面に現れた電圧は、水分や他の電荷担体の流体および複合体の存在に影響される。酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化銅、およびＦｅ２０２酸化鉄のすべてにおいて、様々な比率の以下の成分からなる電荷担体流体を添加することにより識別可能な電圧が現れる：水、プロピレングリコール、および塩化ナトリウム。電荷担体（イオン）流体は、２０と２１間の界面電圧を発生させる様々な流体であってもよい。プロピレングリコールと塩とすると、イオン流体が液体のままで流動するより上の温度帯に上昇する。   The voltage appearing at the interface between 20 and 21 is affected by the presence of moisture and other charge carrier fluids and complexes. In all of titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, aluminum oxide, copper oxide and Fe202 iron oxide, distinguishable voltages appear by adding charge carrier fluids consisting of the following components in various proportions: water, propylene Glycol and sodium chloride. The charge carrier (ion) fluid may be various fluids that generate an interfacial voltage between 20 and 21. In the case of propylene glycol and salt, the ionic fluid rises to a temperature zone above which it flows as a liquid.

層２３の上には、ドナー材料が層２２として供給され、これは生成される電圧が層２０と２１間と同じとなり、３つの層を一緒に形成すると層２１と２２間の界面に形成されるいかなる電位も打ち消されるため、層２０と同じ導電体ではない。層２２に有効な導電体の代わりに、グラファイトペーストとしてもよく、これはグラファイト、水、およびユーザがペイントするためのアクリル接合剤を含む。他のカーボン粉体もグラファイトと同じく作用する。グラファイトペーストは、層２０と２２間に１ボルトの電位差を生じさせる。層２３は、層２０で用いたのと同じ金属とすることができる。アルミニウム、酸化プラセオジム、グラファイト、アルミニウム層のセルの場合、正のリード線が図１Ｃで２５で示され、負のリード線が図１Ｃで２４で示されている。セルの論理上の電気記号は、図１Ｂに示されており、ここではセル２７の内部抵抗が直列であり電位差２８を有する。   Above layer 23, the donor material is provided as layer 22, which causes the generated voltage to be the same as between layers 20 and 21 and forms the interface between layers 21 and 22 when the three layers are formed together. Is not the same conductor as layer 20 because any potential that would Instead of an effective conductor for layer 22, it may be a graphite paste, which includes graphite, water, and an acrylic bond for the user to paint. Other carbon powders act in the same manner as graphite. The graphite paste creates a potential difference of 1 volt between layers 20 and 22. Layer 23 can be the same metal used in layer 20. For cells of aluminum, praseodymium oxide, graphite, and aluminum layers, the positive lead is shown at 25 in FIG. 1C and the negative lead is shown at 24 in FIG. 1C. The logical electrical symbol of the cell is shown in FIG. 1B, where the internal resistance of cell 27 is in series and has a potential difference 28.

図３は、１００，０００オームの抵抗に接続された、層が形成され熱塑性シールされたアルミニウムフォイル、酸化プラセオジム、およびカーボングラファイトのセルの、３つの異なるシナリオで時間の関数としての電流を示す（グラフ線３１，３２，３３）。また、１００，０００オームの抵抗に接続された、大きなスチール−酸化プラセオジム−カーボングラファイト−亜鉛めっきスチールセルの電流を示す（図３のグラフ線３４）。   Figure 3 shows the current as a function of time in three different scenarios of a layer-formed, thermoplastically sealed aluminum foil, praseodymium oxide, and carbon-graphite cells connected to a resistance of 100,000 ohms ( Graph lines 31, 32, 33). Also shown is the current of a large steel-praseodymium-carbon graphite-galvanized steel cell connected to a resistance of 100,000 ohms (graph line 34 in FIG. 3).

グラフの電流ライン３１は、３．２ＥＥ−５アンペアでゼロから立ち上がり（ｓｐｉｋｅ）、その後ある下降レートで下降している。   The current line 31 of the graph spikes from zero at 3.2 EE-5 amps and then falls at a falling rate.

グラフの電流ライン３２は、２．８ＥＥ−５アンペアでゼロから立ち上がり、その後ある下降レートで下降している。これはセルを１０分間休めた後である。   The current line 32 of the graph rises from zero at 2.8EE-5 amps and then falls at a certain rate of decline. This is after resting the cell for 10 minutes.

グラフの電流ライン３３は、４ＥＥ−５アンペアでゼロから立ち上がり、その後ある下降レートで下降している。これは、セルを勢いよく沸騰するお湯に入れて数分加熱した後である。   The current line 33 in the graph rises from zero at 4EE-5 amps and then falls at a certain descent rate. This is after putting the cell into boiling water and heating for several minutes.

グラフの電流ライン３４は、室温で２．７ＥＥ−５アンペアに上昇する大きなスチールのセルを示す。この電流は安定しており、よりゆっくり下降する。これはこのセルの表面の機能であり、電子がより簡単に空乏域を横切って移動できるようになる。   The current line 34 of the graph shows a large steel cell rising to 2.7 EE-5 amps at room temperature. This current is stable and drops more slowly. This is a function of the surface of the cell, allowing electrons to more easily move across the depletion region.

図４は、１００，０００オームの抵抗に接続された、層が形成され熱塑性シールされたアルミニウムフォイル、酸化プラセオジム、およびカーボングラファイトにまたがって測定された、３つの異なるシナリオで時間の関数としての電圧を示す（グラフ線４５，４６，４７）。また、１００，０００オームの抵抗に接続された、より大きなスチール−酸化プラセオジム−カーボングラファイト−亜鉛めっきスチールセルの電圧を時間の関数としてグラフ線４８に示す。   FIG. 4 shows the voltage as a function of time in three different scenarios measured across layered and thermoplastic sealed aluminum foil, praseodymium oxide, and carbon graphite connected to a resistance of 100,000 ohms. (Graph lines 45, 46, 47). Also, the voltage of a larger steel-praseodymium oxide-carbon graphite-zinc plated steel cell connected to a resistance of 100,000 ohms is shown in graph line 48 as a function of time.

グラフの電圧ライン４５は、時間ゼロで４．５ボルトの開回路電圧を示す。回路が１００，０００オームの抵抗とともに閉じた場合、電圧はある下降レートで下降する。   The voltage line 45 of the graph shows an open circuit voltage of 4.5 volts at time zero. When the circuit is closed with a 100,000 ohm resistor, the voltage drops at a falling rate.

グラフの電圧ライン４６は、時間ゼロで４．２ボルトの開回路電圧を示す。回路が１００，０００オームの抵抗とともに閉じた場合、電圧はある下降レートで下降する。この結果は、セルを電圧ライン４５と図３の電流ライン３１に示す前の放電から１０分間休めた後である。   The voltage line 46 of the graph shows an open circuit voltage of 4.2 volts at time zero. When the circuit is closed with a 100,000 ohm resistor, the voltage drops at a falling rate. This result is after the cell has been rested for 10 minutes from the previous discharge shown in voltage line 45 and current line 31 in FIG.

図４のグラフの電圧ライン４７は、時間ゼロで４．９ボルトの開回路電圧を示す。回路が１００，０００オームの抵抗とともに閉じた場合、電圧はある下降レートで下降する。この結果は、セルを勢いよく沸騰するお湯に入れて２分間加熱し、（開回路）１０分休めた後である。   Voltage line 47 of the graph of FIG. 4 shows an open circuit voltage of 4.9 volts at time zero. When the circuit is closed with a 100,000 ohm resistor, the voltage drops at a falling rate. The result is after the cell is vigorously boiled in hot water and heated for 2 minutes and rested for 10 minutes (open circuit).

図４のグラフの電圧ライン４８は、大きな鉄−酸化プラセオジム−カーボン／グラファイト−亜鉛めっきスチールのセルにおいて室温の開回路電圧が時間ゼロで３ボルトであることを示す。回路が１００，０００オームの抵抗とともに閉じた場合、電圧は非常にゆっくり下降する。このセルは、電圧プロット４５から４７で用いられたセルより面積が広いと考えられ、放電がかなりゆっくりであるが再充電がより迅速である。   Voltage line 48 in the graph of FIG. 4 shows that the open circuit voltage at room temperature is 3 volts at time zero in a large iron-praseodymium oxide-carbon / graphite-zinc plated steel cell. When the circuit is closed with a 100,000 ohm resistor, the voltage drops very slowly. This cell is considered to have a larger area than the cell used in voltage plots 45 to 47, and discharges much more slowly but recharges more quickly.

繰り返し述べることとなるが、セルで得られる（ｅｒｏｇａｂｌｅ）電流の量は、セル内の層の間の界面の面積に直接比例する。さらに、セルで得られる電流は、セルの周囲温度に多項式的（ｐｏｌｉｎｏｍｉａｌｌｙ）に比例する。与えられたセル構造においてこれら２つの最も重要な要素は、セルの寸法を決定する際に考慮されるべきである。スペースがさほど重要でなければ、大きなセルアレイで低温で動作させることを考慮してもよい。   Again, the amount of current that can be obtained in the cell is directly proportional to the area of the interface between the layers in the cell. Furthermore, the current obtained in the cell is proportional to the ambient temperature of the cell in a polynomial manner. These two most important factors in a given cell structure should be taken into account in determining the dimensions of the cell. If space is not critical, one may consider operating at low temperatures with large cell arrays.

図５は、スチール、酸化プラセオジム、カーボン／グラファイト、亜鉛めっきスチールのセルの電圧−電流グラフである。この特定のセルの電圧−電流ライン５９は室温で以下の通りである：
Ｖ＝−５３６３５６＊Ｉ＋Ｖｏｃ または
Ｖ＝−５．６３５６Ｉ＋２．６４
ここで、電力Ｐ＝ＶｘＩ、
Ｐ＝−５．６３５６＊Ｉ^２＋Ｖｏｃ＊Ｉ
ｄＰ／ｄＩ＝−５．６３５６＊２＊Ｉ＋Ｖｏｃ
ＩについてｄＰ／ｄＩ＝０で解くとＩｍａｘ＝−Ｖｏｃ／（５．６３５６＊２）＝２．６４／（５．６３５６＊２）＝．２３４２３ＥＥ−５アンペア
これは、電力出力が最大となる電流であり、負荷Ｒｍａｘ＝（−５．６３５６＊Ｉｍａｘ＋Ｖｏｃ）／Ｉｍａｘ＝５６３５６０オームによる結果となる。 FIG. 5 is a voltage-current graph of steel, praseodymium oxide, carbon / graphite, and galvanized steel cells. The voltage-current line 59 of this particular cell is as follows at room temperature:
V = -536356 * I + Voc or V = -5.6356I + 2.64
Where the power P = VxI,
P = −5.6356 * I ² + Voc * I
dP / dI = -5.6356 * 2 * I + Voc
Solving I with dP / dI = 0, Imax = −Voc / (5.6356 * 2) = 2.64 / (5.6356 * 2) =. 23423 EE-5 Amps This is the current at which the power output is at a maximum, resulting from the load Rmax = (-5.6356 * Imax + Voc) / Imax = 563560 ohms.

図６は、段熱蓋６１を具える断熱容器６０内に直列でいくつかスタックされた電力セル６４の横方向断面図である。このスタックセル６４は、容器６０から出てコントローラ回路７２に取り付けられた正のリード６５と負のリード６６を有する。このコントローラ回路のロジックが、図２に示されている。このコントローラ回路７２は、セルからリード線６５、６６を通ってくる電力を利用する。このコントローラ回路は、熱電対デバイス６３への接続６９を通じて温度を測定する。   FIG. 6 is a transverse cross-sectional view of several stacked power cells 64 in series in an insulated container 60 with a staged thermal lid 61. The stack cell 64 has a positive lead 65 and a negative lead 66 out of the container 60 and attached to the controller circuit 72. The logic of this controller circuit is shown in FIG. The controller circuit 72 utilizes the power coming from the cell through the leads 65,66. This controller circuit measures temperature through connection 69 to thermocouple device 63.

リード７０、７１にまたがる定格電圧を維持するために、コントローラ回路７２はセル６４からの電力を用いて、リード６８、６７に取り付けられたソレノイド６２を用いることにより容器６０内を加熱して断熱容器６０、６１内の温度を上昇させる。コントローラ７２は、断熱容器６０の空洞内を加熱しすぎることなく最適な温度上昇となるよう予めプログラムされている。容器６０，６１内の温度降下は、容器の壁、配線、蓋を通して容器外に熱が伝達し降下するのであり、熱を電気に変換したためではないことに留意すべきである。   In order to maintain the rated voltage across the leads 70, 71, the controller circuit 72 uses the power from the cell 64 to heat the interior of the container 60 by using the solenoids 62 attached to the leads 68, 67 to provide an insulated container. 60, raise the temperature in 61. The controller 72 is pre-programmed to achieve an optimum temperature rise without overheating the inside of the cavity of the heat insulating container 60. It should be noted that the temperature drop in the containers 60 and 61 is due to the heat being transferred to the outside of the container through the wall, wiring, and lid of the container, and not due to the conversion of the heat into electricity.

エネルギシステムへのセルの組み込み
本書で述べたセルは、温度差の必要がないため、多くの興味深い設計を用いることができる。 Incorporating the cell into an energy system The cell described here does not require a temperature difference, so many interesting designs can be used.

多数のセルを直列または並列に接続して一緒に配置し、様々な目的の直流電流の形でエネルギ供給してもよい。必要に応じて、ＤＣをＡＣに変換するインバータを用いてもよい。拡散電位は温度により変化するので、予測されるＤＣ電圧を供給するためにＤＣ−ＤＣコンバータの実装が必要となる。   Multiple cells may be connected together in series or parallel and energized in the form of direct current for various purposes. If necessary, an inverter that converts DC to AC may be used. Since the diffusion potential changes with temperature, a DC-DC converter implementation is required to supply the expected DC voltage.

様々な組合せのセルをヒートトラップに内包して、より高い動作電圧と電力出力を提供するようにしてもよい。電磁波照射（太陽光、人工光等）の存在下では、セルを光吸収媒体内に配置して光を熱に変換するようにしてもよい。図８に示すように、太陽光を熱に変換して蓄熱する黒い吸収体を具える酸化炭素セルがガラスまたはプラスチックに内包されている。   Various combinations of cells may be included in the heat trap to provide higher operating voltage and power output. In the presence of electromagnetic radiation (sunlight, artificial light, etc.), the cell may be placed in a light absorbing medium to convert light into heat. As shown in FIG. 8, a carbon monoxide cell provided with a black absorber that converts sunlight into heat and stores heat is enclosed in glass or plastic.

これらのセルを採用する様々なシステムの効率は、システムの蓄熱をする能力とセルからの消失を防ぐ能力による。外側セルが外部の熱を電気に変換し、これが中心のセルで熱に変換されるように、セルをカスケード状に使用してもよい。この方法では、セル自体を断熱媒体として用い、暖かい領域へ熱を上流に移動する。さらに、完全にカプセル化されるか断熱されたシステムでは、誘導加熱とサセプタを用いることにより、非接触的に熱をシステムに組み込むことができ、非常に効率的な発電機となる。カプセル材料に正しい材料を用いると、熱エネルギのロスがかなり低減される。カプセル材料は、セラミックス、プラスチック、エポキシ、アクリルを含んでもよい。図６の断熱／カプセル化システムの概略を参照されたい。   The efficiency of various systems employing these cells is due to the ability of the system to store heat and to prevent loss from the cells. The cells may be used in cascade so that the outer cell converts external heat to electricity, which is converted to heat in the central cell. In this method, the cell itself is used as a thermal insulation medium and heat is transferred upstream to the warm area. Furthermore, in a fully encapsulated or thermally insulated system, the use of induction heating and a susceptor allows heat to be incorporated into the system in a non-contact manner, resulting in a very efficient generator. When the correct material is used for the encapsulant, the loss of thermal energy is significantly reduced. The encapsulant may comprise ceramics, plastics, epoxy, acrylics. See the schematic of the thermal insulation / encapsulation system of FIG.

本デバイスは、室温で電力を生成する。このデバイスをヒートバスに浸漬すると、比例して電圧が上昇し（ケルビンでのデバイス温度に比例）、電流が指数関数的に上昇する。その結果、デバイスの周辺温度を低くすると、得られる電圧が低減する。この熱−電圧−電流の特性のため、より効率的なシステムとするには、デバイスを断熱容器内に保持するか、熱的および電気的に隔離する材料に埋め込む。容器内部の周辺温度は、必要とする電力出力に応じて、誘導ヒータを用いて上昇させてもよい。出力配線を通る伝導からデバイス内の熱の損失を避けるため、電力を直流から交流へと変換して変圧装置を用いて生成された磁界から電流を抽出することにより、電力をデバイスから抽出するようにしてもよい。   The device generates power at room temperature. When the device is immersed in a heat bath, the voltage increases proportionally (proportional to the device temperature in Kelvin) and the current increases exponentially. As a result, lowering the ambient temperature of the device reduces the resulting voltage. Because of this thermal-voltage-current characteristic, for a more efficient system, the device is either held in an insulated container or embedded in a thermally and electrically isolating material. The ambient temperature inside the vessel may be raised using an induction heater depending on the power output required. Extract power from the device by converting the power from direct current to alternating current and extracting current from the generated magnetic field using a transformer to avoid loss of heat in the device from conduction through the output wires You may

本件発明を現在もっとも実用的で良いとされる実施例と関連させて記載したが、これらの発明は記載した実施例に制限されないことと理解すべきであるが、これらの実施例は本発明の精神と特許請求の範囲内に含まれる様々な変更や均等物に及ぶように意図されている。   While the present invention has been described in connection with the most practical and presently preferred embodiments, it should be understood that these inventions are not limited to the described embodiments, but these embodiments are not intended to limit the scope of the invention. It is intended to cover various modifications and equivalents included within the spirit and scope of the claims.

さらに、この発明はその機能の自律性と高い可動性があることから、高度に分散された電力アレイに組み込むことができる。この分散特性により、これは自然災害、戦争などの有害事象に非常に強く、その結果、分散型情報ネットワークのインフラとしても役立つ可能性がある。   In addition, the present invention can be incorporated into highly distributed power arrays due to its functional autonomy and high mobility. Due to this distributed nature, it is very resistant to adverse events such as natural disasters, wars, etc., and as a result may also serve as an infrastructure for distributed information networks.

この分散型情報ネットワークは、発電機と、多重素子の任意の組合せとから成る、多重ノードを有する。この組み合わせる素子は、限定するものではないが、コンピュータ、電子機器、衛星、アンテナ、Wi-Fi機器、地震測定器、医療モニター、電話法と電話機器、雑音や音響の録音および測定機器、熱検出器、気温、気圧そして天気をモニターする装置、煙およびガス探知機、セキュリティデバイス、レーダー装置、ソナー装置、視覚装置、インターネットルーティング装置、推進装置、そして機械デバイスなどである。このシステムが、完全に統合されておらず、破滅的な事象による停電のリスクがある、現在の通信や電力のインフラよりも強固となることは明らかである。   This distributed information network comprises multiple nodes consisting of generators and any combination of multiple elements. Elements to be combined include, but are not limited to, computers, electronics, satellites, antennas, Wi-Fi equipment, seismometers, medical monitors, telephony and telephone equipment, noise and sound recording and measuring equipment, heat detection Equipment, devices that monitor temperature, barometric pressure and weather, smoke and gas detectors, security devices, radar devices, sonar devices, visual devices, Internet routing devices, propulsion devices, and mechanical devices. Clearly, the system will be stronger than the current communications and power infrastructure, which is not fully integrated and is at risk of power failure due to catastrophic events.

好適な実施例では、分散型ネットワークのそれぞれのデバイスは、本発明の発電機と、ネットワーク内の他のデバイスと交信するためのコミュニケーションデバイスを有する。   In a preferred embodiment, each device in the distributed network has a generator of the present invention and a communication device for communicating with other devices in the network.

加えて、本発明の発電機の出力電力定格によれば、多重素子は発電機とネットワーク内の他のデバイスと交信するための通信デバイスを包含することができる。
In addition, according to the output power rating of the generator of the present invention, the multi-element can include a communication device for communicating with the generator and other devices in the network.

Claims (4)

ネットワークコミュニケーション用システムにおいて：
ネットワーク上で通信を行う、少なくとも二つのコミュニケーションデバイスであって、自律エネルギ発電機により電力を供給するコミュニケーションデバイスを具え、
前記自律エネルギ発電機が、
第１の電極および第２の電極を有する少なくとも１つのセルであって、
前記第１の電極が、第１の固体の第１の層と、前記第２の電極に直接的に接している第１の導電体上の平面状の接合剤とを有し、
前記第２の電極が、第２の固体の第２の層と、第２の導電体上の平面上の接合剤とを有し、
前記第１および第２の導電体が電気回路と電気接続している少なくとも１つのセルと、
少なくとも１つの前記セルの前記第１および第２の層に吸収または組み込まれたイオン材料であって、少なくとも１のセルの第１の側面から少なくとも１のセルの第２の側面への電子の流れを促進し、これにより前記第１および第２の層の境界にわたって、少なくとも１つのセルに電位を生じさせるイオン材料と、を具え、
前記第１および第２の導電体が、アルミニウム、銅、鉄、ステンレススチール、亜鉛メッキステンレススチール、カーボンプレート、およびタングステンからなる一群から選択され、
前記第１の層の材料がカーボンを含み、
前記第２の層の材料が、酸化プラセオジム、酸化ジルコニウム、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化銅、酸化第一銅、酸化第二銅、酸化クロム、酸化マンガン、酸化トリウム、酸化アルミニウム、シリコンカーバイドからなる一群から選択され、
これによって、有害事象に強い分散供給型の電力発電を行うコミュニケーションシステムを提供することを特徴とするネットワークコミュニケーション用システム。 In a system for network communication:
Comprising at least two communication devices for communicating on a network, wherein the communication device supplies power by an autonomous energy generator ;
The autonomous energy generator is
At least one cell having a first electrode and a second electrode, wherein
The first electrode comprising a first solid first layer and a planar bonding agent on the first conductor in direct contact with the second electrode;
The second electrode comprises a second layer of a second solid and a bonding agent on a flat surface on a second conductor,
At least one cell in which the first and second conductors are in electrical connection with an electrical circuit;
An ionic material absorbed or incorporated into the first and second layers of at least one of the cells, the flow of electrons from the first side of the at least one cell to the second side of the at least one cell An ionic material that creates a potential across at least one cell across the boundary of the first and second layers, and
The first and second conductors are selected from the group consisting of aluminum, copper, iron, stainless steel, galvanized stainless steel, carbon plates, and tungsten,
The material of the first layer comprises carbon,
The material of the second layer is praseodymium oxide, zirconium oxide, silica, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, nickel oxide, iron oxide, copper oxide, cuprous oxide, cupric oxide, chromium oxide, manganese oxide Selected from the group consisting of thorium oxide, aluminum oxide, silicon carbide,
A network communication system characterized by providing a communication system that performs distributed power generation that is resistant to adverse events. 前記イオン材料が液体であることを特徴とする請求項１に記載のネットワークコミュニケーション用システム。   The system for network communication according to claim 1, wherein the ionic material is a liquid. 前記イオン材料が固体であることを特徴とする請求項１に記載のネットワークコミュニケーション用システム。   The system for network communication according to claim 1, wherein the ionic material is a solid. 請求項１に記載のネットワークコミュニケーション用システムにおいて、ネットワーク上にある複数の装置が、前記自律エネルギ発電機を共有することを特徴とするネットワークコミュニケーション用システム。The system for network communication according to claim 1, wherein a plurality of devices on the network share the autonomous energy generator.

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