KR20230042409A - 열광전지 전력 발생기 네트워크 - Google Patents
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Abstract
용융 금속 연료 - 플라즈마 - 전기 전력원 및 전기 파워 및 열 파워 중 적어도 하나를 생성하고, 정보를 전송하는 포탈 중 적어도 하나를 제공하는 통신 네트워크를 포함하고,
(i) 하이드리노로부터 원자 수소의 촉매용의 적어도 하나의 반응 셀;
(ii) H2O 촉매의 소스 또는 H2O; 원자 수소의 소스 또는 원자 수소; H2O 촉매의 소스 또는 H2O; 원자 수소의 소스 또는 원자 수소를 형성하기 위한 반응물; 및 연료를 높은 전도성을 갖게 하는 용융금속으로부터 선택되는 적어도 두개의 성분을 포함하는 화학 연료 혼합물;
(iii) 전자기 펌프를 포함하는 연료 주입 시스템;
(iv) 우수한 발광 플라즈마를 형성하기 위해, 하이드리노 형성으로 인한 하이드리노 반응 및 에너지 이득의 신속한 동력(kinetics)을 개시하도록 저전압 고전류 에너지의 쇼트 버스트의 반복을 제공하는, 전류 및 전력 소스를 제한하는 적어도 하나의 전극 세트;
(v) 전극 전자기 펌프 회수 시스템 및 중력 회수 시스템 중 적어도 하나와 같은 생성물 회수 시스템;
(vi) 플라즈마에 공급되는 H2O의 소스;
(vii) 응축 태양 전력 열광전지 장치 및 가시광 또는 적외선 투과 윈도우 또는 복수의 좌외선 광전 셀 또는 복수의 광전 셀, 및 UV 윈도우와 같은, 셀로부터 출력된 고출력 광을 전기로 변환하는 전력 변환기;
(viii) 원격 통신 가능하고 정보 전송이 가능한 장치로서, 통신 네트워크를 형성하도록 조직되고 제어되는 복수의 전력 시스템의 복수의 통신 요소의 하나의 통신 요소를 포함하는 장치를 포함한다.
(i) 하이드리노로부터 원자 수소의 촉매용의 적어도 하나의 반응 셀;
(ii) H2O 촉매의 소스 또는 H2O; 원자 수소의 소스 또는 원자 수소; H2O 촉매의 소스 또는 H2O; 원자 수소의 소스 또는 원자 수소를 형성하기 위한 반응물; 및 연료를 높은 전도성을 갖게 하는 용융금속으로부터 선택되는 적어도 두개의 성분을 포함하는 화학 연료 혼합물;
(iii) 전자기 펌프를 포함하는 연료 주입 시스템;
(iv) 우수한 발광 플라즈마를 형성하기 위해, 하이드리노 형성으로 인한 하이드리노 반응 및 에너지 이득의 신속한 동력(kinetics)을 개시하도록 저전압 고전류 에너지의 쇼트 버스트의 반복을 제공하는, 전류 및 전력 소스를 제한하는 적어도 하나의 전극 세트;
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(vi) 플라즈마에 공급되는 H2O의 소스;
(vii) 응축 태양 전력 열광전지 장치 및 가시광 또는 적외선 투과 윈도우 또는 복수의 좌외선 광전 셀 또는 복수의 광전 셀, 및 UV 윈도우와 같은, 셀로부터 출력된 고출력 광을 전기로 변환하는 전력 변환기;
(viii) 원격 통신 가능하고 정보 전송이 가능한 장치로서, 통신 네트워크를 형성하도록 조직되고 제어되는 복수의 전력 시스템의 복수의 통신 요소의 하나의 통신 요소를 포함하는 장치를 포함한다.
Description
본 발명은 전력 발생 분야에 관한 것으로, 특히, 전력 발생을 위한 발전 시스템, 장치 및 방법, 및 원격 모니터링, 원격 제어, 및 전력발생기의 그리고 전력발생기 사이에서의 원격 통신 중 적어도 하나를 위한 통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 전력 발생을 위한 발전 시스템, 장치 및 방법, 및 원격 모니터링, 원격 제어, 및 전력발생기의 그리고 전력발생기 사이에서의 원격 통신 중 적어도 하나를 위한 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
각각의 전 시스템은 통신 장치를 포함하고, 이 통신 장치는 원격 통신 가능하여 통신 네트워크를 형성하도록 구성될 수있다. 네트워크는 각 전력발생기 사이에서 신호를 송신 및 수신 할 수 있는 적어도 2개의 통신 장치를 포함할 수 있고, 네트워크는 복수의 발전 시스템 통신 장치 사이에서 통신하기 위한 시스템을 포함할 수있다. 네트워크는 메쉬 네트워크, 완전 접속된(fully connected) 네트워크, 애드혹(ad-hoc) 네트워크, 모바일 애드혹 네트워크(MANETs), 최단 경로 브리징(bridging)과 같은 자기 치유(self healing) 알고리즘, 무선 메시 네트워크 중 적어도 하나를 포함한다. 일 실시예에서, 메시 네트워크는 플러딩(flooding) 또는 라우팅 기술을 사용하여 메시지를 중계할 수 있다. 일 실시예에서, 비제어 플러딩(flooding) 및 제어 플러딩(flooding)과 같은 플러딩 기술은 라우팅 알고리즘을 포함하는데, 여기서 모든 인커밍 패킷은 패킷이 도착한 링크 또는 패킷을 전송한 링크를 제외한 모든 아웃고잉 링크를 통해 보내진다.
제어 플러딩 실시예는 시퀀스 번호 제어된 플러딩(SNCF) 및 역경로(reverse path) 플러딩(RPF)을 포함하는 것과 같이 이를 신뢰성 있게 만드는 2개의 알고리즘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. SNCF 실시예에서, 노드는 자신의 어드레스 및 시퀀스 번호를 전송되는 정보 패킷에 첨부할 수 있으며, 여기서 모든 노드는 어드레스 및 시퀀스 번호의 메모리를 갖는다. 노드가 메모리에 패킷을 수신하면 노드는 즉시 패킷을 드롭할수 있다. RPF 실시예에서, 노드는 순방향으로(forward) 패킷을 전송할수 있고, 다음 노드로부터 패킷이 수신되면 이를 송신자에게 되돌려 보낼 수있다. 플러딩은 브리징(bridging)에 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 라우팅 기술은 라우팅 알고리즘을 포함하는데, 여기서 메시지는 노드로부터 노드로의 호핑을 통해서 경로를 따라 전송되어 목적지 어드레스에 도달된다.
기본 컴퓨터 네트워크는 서버, 클라이언트, 전송 매체, 데이터 및 네트워크 인터페이스가 포함한다. 분산 네트워크는 허브 및/또는 라우터를 포함할 수 있다. 분산 네트워크에서, 클라이언트 장치는 전송 매체를 통해 서로 접속하고 서버에 접속되어 데이터 및 기타 정보를 공유한다. 일부예에서, 전송 매체는 와이어일 수 있고, 다른 예에서, 전송 매체는 무선 주파수 전송일 수 있다. 각 클라이언트와 서버는 네트워크에 연결할 수 있는 네트워크 인터페이스를 구비한다. 네트워크 인터페이스는 물리적으로 네트워크에 연결하고 클라이언트 또는 서버와 네트워크 사이에 데이터를 전달하게 한다.
일부 네트워크 구성에서, 클라이언트와 서버는 로컬 네트워크에서 작동한다. 로컬 네트워크는 거주지, 학교, 실험실 또는 사무실 건물과 같은 제한된 지역 내에서 장치를 상호연결한다. 로컬 네트워크는 네트워크 사이의 전송 매체 연결을 통해(예 : 네트워크 액세스 포인트) 다른 로컬 네트워크와 통신할 수 있다. 라우터 및/또는 허브는 사용하여 로컬 네트워크 내에서 또는 로컬 네트워크 사이에서 데이터를 라우팅할 수 있다.
더욱 상세하게, 본 발명의 실시예는 광 파워, 플라즈마 및 열 파워을 생산하고 광 파워 변환기, 플라즈마 파워 변환기, 광자 파워 변환기 또는 열 파워 변환기를 거쳐 전기 파워를 생성하는 발전 장치, 시스템 및 그의 방법에 대해 개시하고, 여기서 각각의 전력 시스템은 통신 네트워크를 형성할 수 있도록, 다른 원격 통신 장치로 신호를 송수신하는 통신 장치를 더 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예는 광전지 파워 변환기를 사용하여 광 파워, 기계적 파워, 전기 파워 및/또는 열 파워를 생성하기 위해 물 또는 물기반 연료의 점화를 이용하는 시스템, 장치 및 방법을 개시한다. 이들 및 다른 관련된 실시예는 본 발명의 명세서 내에 상세하게 설명된다.
전력 생성은 플라즈마로부터의 파워를 이용하여 다양한 형태를 가질 수 있다. 플라즈마의 성공적인 상업화는 효율적으로 플라즈마를 형성하고 생산된 플라즈마의 파워를 포착할 수 있는 발전 시스템에 의존된다.
플라즈마는 특정 연료의 점화 동안 형성될 수있다. 이러한 연료는 물 또는 물기반 연료원을 포함할 수 있다. 점화 동안, 전자가 제거된 원자의 플라즈마 구름이 형성되고, 높은 광 파워가 방출될 수있다. 플라즈마의 높은 광 파워는 본 발명의 전기 변환기에 의해 이용될 수 있다. 이온 및 여기 상태 원자는 재결합하여 전자 완화(electronic relaxation)를 거쳐 광 파워를 방출한다. 광 파워는 광전지에 의해 전기로 변환될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예는, 연료를 점화시키고 플라즈마를 생성하기 위해 연료에 파워를 전달하도록 구성된 복수의 전극; 상기 복수의 전극에 전기 에너지를 전달하도록 구성된 전력원; 및 적어도 복수의 플라즈마 광자를 수용하도록 배치 된 적어도 하나의 광전지 파워 변환기를 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명은 전기 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나를 생성하고 정보를 송수신하는 전력 시스템의 파워 시스템 및 통신 네트워크에 관한 것으로,
대기압에서, 대기압 미만의 압력, 대기압 초과의 압력을 유지할 수 있는 적어도 하나의 용기;
반응물 - 상기 반응물은,
a) 적어도 하나의 촉매원 또는 초기(nascent) H2O를 포함하는 촉매;
b) H2O의 적어도 하나의 소스 또는 H2O;
c) 원자 수소의 적어도 하나의 소스 또는 원자 수소; 및
d) 용융 금속을 포함함 - ;
용융 금속 저장소 및 전자기 펌프를 포함하는 적어도 하나의 용융 금속 주입 시스템;
적어도 하나의 추가 반응물 주입 시스템 - 상기 추가 반응물은,
a) 적어도 하나의 촉매원 또는 초기 H2O를 포함하는 촉매;
b) H2O의 적어도 하나의 소스 또는 H2O; 및
c) 원자 수소의 적어도 하나의 소스 또는 원자 수소를 포함함 - ;
전기 파워의 소스를 포함하는 적어도 하나의 반응물 점화 시스템 - 여기서, 전기 파워 소스는 전력 변환기로부터 전기 파워를 수용함 - ;
용융 금속을 회수하는 시스템; 및
적어도 하나의 전력 변환기 또는 광 및 열 출력 중 적어도 하나를 전기 파워 및/또는 열 파워로의 출력 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 용융 금속 점화 시스템은,
a) 용융 금속을 제한하는(confine) 적어도 하나 세트의 전극; 및
b) 플라즈마를 형성하도록 반응물을 반응시키기에 충분한 고전류 전기 에너지의 쇼트 버스트(short burst)를 전달하는 전기 파워의 소스를 포함한다.
전극은 내화 금속(refractory metal)일 수도 있다.
일실시예에서, 플라즈마를 형성하도록 반응물을 반응시키기에 충분한 고전류 전기 에너지의 쇼트 버스트를 전달하는 전기 파워의 소스는 적어도 하나의 슈퍼커패시터를 포함한다.
용융 금속 주입 시스템은 자기장을 제공하는 적어도 하나의 자석 및 벡터 교차 전류 성분을 제공하는 전류원을 포함하는 전자기 펌프를 포함할 수 있다.
용융 금속 저장소는 유도 결합 히터를 포함할 수있다.
용융 금속 점화 시스템은 개방 회로를 형성하도록 분리된 적어도 하나의 전극 세트를 포함할 수 있으며, 개방 회로는 용융 금속의 주입에 의해 폐쇄되어 점화를 얻기 위한 고전류가 흐르게 된다.
용융 금속 점화 시스템 전류는 500A 내지 50,000A 범위내에 있을 수 있다.
용융 금속 점화 시스템의 회로는 1 내지 10,000Hz의 점화 주파수를 유발하기 위해 금속 주입에 의해 폐쇄될 수 있으며, 용융 금속은 은, 은-구리 합금 및 구리 중 적어도 하나를 포함하고, 첨가 반응물은 H2O 증기 및 수소 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 추가의 반응물 주입 시스템은, 컴퓨터, H2O 및 H2 압력 센서 중 적어도 하나, 및 흐름 제어기를 포함할 수 있고, 흐름 제어기는 질량 흐름 제어기, 펌프, 주사기(syring) 펌프 및 고정밀 전자 제어 밸브로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상를 포함하고, 밸브는 니들 밸브, 비례 전자 밸브, 스태퍼 모터 밸브를 포함하고, 밸브는 압력 센서 및 컴퓨터에 의해 제어되어 H2O 및 H2 압력 중 적어도 하나를 원하는 값으로 유지한다.
추가 반응물 주입 시스템은 H2O 증기압을 0.1Torr 내지 1Torr 범위로 유지할 수도 있다.
추가로, 본 발명은,
전기 전력을 생성하는 SunCell®;
SunCell® 내에 포함되는 제어기;
SunCell® 내에 포함되고 데이터 전송을 위해 제어기에 결합된 전력-라인 캐리어 트랜시버;
SunCell®와 전력-라인 캐리어 트랜시버에 연결된 전력 분산 연결(connection);을 포함하고,
전기 전력 및 데이터는 전력 분산 커넥션을 통해 동시에 전송되는 것을 특징으로 하는 전력 발생기를 제공한다.
일 실시예에서, 반응물의 생성물을 회수하는 시스템은 중력 하에서 용융물(melt)에 유동(flow)을 제공할 수 있는 벽을 포함하는 용기, 전극 전자기 펌프 및 용기와 소통하는 저장소 중 적어도 하나를 포함하고, 저장소를 용기의 다른 부분보다 낮은 온도로 유지하여 용융 금속의 금속 증기를 저장 기내에서 응축시키는 냉각 시스템을 더 포함하고, 회수 시스템은 자기장 및 벡터 교차 점화 전류 성분을 제공하는 적어도 하나의 자석을 포함하는 전극 전자기 펌프를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 용기는 내부 반응 셀, 흑체 방사체(balckbody radiator)를 포함하는 상부 커버, 및 대기압, 대기압 미만, 또는 대기압 초과 압력을 유지할 수 있는 외부 챔버를 포함하고,
흑체 방사체를 포함하는 상부 커버는 1000K 내지 3700K 범위 내의 온도에서 유지되고,
내부 반응 셀 및 측체 방사체를 포함하는 상부 커버 중 적어도 하나는 높은 방사율을 가진 내용융 금속(refractory metal)을 포함한다.
상기 전력 시스템은, 열광전(thermophotovoltaic) 변환기, 광전(photovoltaic) 변환기, 광전자(photoelectronic) 변환기, 플라즈마 다이나믹 변환기, 열 이온 변환기, 열전기 변환기, 스털링(Sterling) 엔진 , 브레이톤(Brayton) 사이클 엔진, 랭킨(Rankine) 사이클 엔진, 및 열 엔진으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 반응 파워 출력의 적어도 하나의 전력 변환기와 히터를 포함한다.
일실시예에서, 상기 셀에 의해 방출된 광은 가시광선 및 근적외선을 포함하는 흑체 방사선이고, 광전지 셀(photovoltaic cell)은 페로브 스카이트(perovskite), 결정질 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소(GaAs), 갈륨 안티모나이드(GaSb), 인듐 갈륨 아세나이드 (InGaAs), 인듐 갈륨 비소 안티모나이드(InGaAs), 인듐 인화물 비화물 안티모나 이드(InPAsSb), InGaP/InGaAs/Ge; InAlGaP/AlGaAs/GaInNAsSb/Ge; GaInP/GaAsP/SiGe; GaInP/GaAsP/Si; GaInP/GaAsP/Ge; GaInP/GaAsP/Si/SiGe; GaInP/GaAs/InGaAs; GalnP/GaAs/GalnNAs; GaInP/GaAs/InGaAs/InGaAs; GaInP/Ga(In)As/InGaAs; GaInP-GaAs- 웨이퍼-InGaAs; GaInP-Ga(In)As-Ge; 및 GalnP-GalnAs-Ge로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물(compound)을 포함하는 농축기 셀(concentrator cells)이다.
일실시예에서 상기 셀에 의해 방출되는 광은 주로 자외선이고, 상기 광전지 셀은 III 족 질화물, GaN, AlN, GaAIN 및 InGaN으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 농축기 셀이다.
전력 시스템은 진공 펌프 및 적어도 하나의 냉각기(chiller)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 전력 시스템은 원격 통신 가능한 장치를 더 포함하고, 여기서 장치는 통신 네트워크를 형성하도록 조직되고 제어되는 복수의 전력 시스템의 복수의 통신 요소의 통신 요소를 더 포함할 수 있다.
통신 장치는 전력 시스템을 원격으로 모니터링하고, 전력 시스템을 원격으로 제어하고, 전력 시스템 성능 및 작동 파라미터와 같은 데이터를 원격으로 전송하고, 이메일, 비디오, 오디오 및 인터넷 통신과 같은 일반적인 정보를 송수신하는 것 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 전기 에너지와 열 에너지 중 적어도 하나를 생성하고 정보를 송신하는 전력 시스템의 파워 시스템과 통신 네트워크에 관한 것으로,
대기압, 대기압 미만, 대기압 초과의 압력을 유지할 수 있는 적어도 하나의 용기;
반응물 - 상기 반응물은,
a) 적어도 하나의 촉매원 또는 초기(nascent) H2O를 포함하는 촉매;
b) H2O의 적어도 하나의 소스 또는 H2O;
c) 원자 수소의 적어도 하나의 소스 또는 원자 수소; 및
d) 용융 금속을 포함함 - ;
용융 금속 저장소 및 전자기 펌프를 포함하는 적어도 하나의 용융 금속 주입 시스템;
적어도 하나의 추가 반응물 주입 시스템 - 상기 추가 반응물은,
a) 적어도 하나의 촉매원 또는 초기 H2O를 포함하는 촉매;
b) H2O의 적어도 하나의 소스 또는 H2O; 및
c) 원자 수소의 적어도 하나의 소스 또는 원자 수소를 포함함 - ;
반응물이 발광 플라즈마 및 열방출 플라즈마 중 적어도 하나를 형성하도록 유발하기 위한 전기 전력의 소스를 포함하는 적어도 하나의 반응물 점화 시스템;
용융 금속을 회수하는 시스템; 및
적어도 하나의 전력 변환기 또는 광 및 열 출력 중 적어도 하나를 전기 전력 및/또는 열 전력으로 출력하는 출력 시스템을 포함하고,
용융 금속 점화 시스템은,
a) 용융 금속을 제한하는(confine) 적어도 하나 세트의 전극; 및
b) 플라즈마를 형성하도록 반응물을 반응시키기에 충분한 고전류 전기 에너지의 쇼트 버스트(short burst)를 전달하는 전기 파워의 소스를 포함하고,
상기 전극은 내용융성 금속을 포함하고,
플라즈마를 형성하도록 반응물을 반응시키기에 충분한 고전류 전기 에너지의 쇼트 버스트(short burst)를 전달하는 전기 파워의 소스는 적어도 하나의 슈퍼 커패시터를 포함하고,
상기 용융 금속 주입 시스템은,
용융 금속 주입 시스템은 벡터-크로스(vector-crossed) 전류 성분을 제공하도록 자기장과 전류 소스를 제공하는 적어도 하나의 자석을 포함하는 전자기 펌프를 포함하고,
상기 용융 금속 저장소는 유도 결합 히터를 포함하고,
상기 용융 금속 점화 시스템은 개방 회로를 형성하도록 분리된 적어도 하나의 전극 세트를 포함할 수 있으며, 개방 회로는 용융 금속의 주입에 의해 폐쇄되어 점화를 얻기 위한 고전류가 흐르게 되며,
용융 금속 점화 시스템 전류는 500A 내지 50,000A 범위내에 있고,
용융 금속 점화 시스템의 회로는 1 내지 10,000Hz의 점화 주파수를 유발하기 위해 폐쇄되며,
용융 금속은 은, 은-구리 합금 및 구리 중 적어도 하나를 포함하고,
첨가 반응물은 H2O 증기 및 수소 가스 중 적어도 하나를 포함하고,
추가의 반응물 주입 시스템은, 컴퓨터, H2O 및 H2 압력 센서, 흐름 제어기 중 적어도 하나를 포함하고, 흐름 제어기는 질량(mass) 흐름 제어기, 펌프, 주사기(syring) 펌프 및 고정밀 전자 제어 밸브로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상를 포함하고, 밸브는 니들 밸브, 비례 전자 밸브, 스태퍼 모터 밸브를 포함하고, 밸브는 압력 센서 및 컴퓨터에 의해 제어되어 H2O 및 H2 압력 중 적어도 하나를 원하는 값으로 유지하며;
추가 반응물 주입 시스템은 H2O 증기압을 0.1Torr 내지 1Torr 범위로 유지하고,
반응물의 생성물을 회수하는 시스템은 중력 하에서 용융물(melt)에 유동(flow)을 제공할 수 있는 벽을 포함하는 용기, 전극 전자기 펌프 및 용기와 소통하는 저장소 중 적어도 하나를 포함하고, 저장소를 용기의 다른 부분보다 낮은 온도로 유지하여 용융 금속의 금속 증기를 저장 기내에서 응축시키는 냉각 시스템을 더 포함하고,
회수 시스템은 자기장 및 벡터 교차 점화 전류 성분을 제공하는 적어도 하나의 자석을 포함하는 전극 전자기 펌프를 포함하고,
용기는 대기압, 대기압 미만, 대기압 초과 압력을 유지할 수 있고, 용기는 내부 반응 셀, 흑체 방사체(balckbody radiator)를 포함하는 상부 커버, 및 대기압, 대기압 미만, 또는 대기압 초과 압력을 유지할 수 있는 외부 챔버를 포함하고,
흑체 방사체를 포함하는 상부 커버는 1000K 내지 3700K 범위 내의 온도에서 유지되고,
내부 반응 셀 및 측체 방사체를 포함하는 상부 커버 중 적어도 하나는 높은 방사율을 가진 내용융 금속(refractory metal)을 포함하고,
상기 흑체 방사체는 흑체 온도 센서 및 제어기를 더 포함하고,
반응 전력 출력의 적어도 하나의 전력 변환기는 열광전(thermophotovoltaic) 변환기 및 광전(photovoltaic) 변환기의 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고,
상기 셀에 의해 방출된 광은 가시광선 및 근적외선을 포함하는 흑체 방사선이고, 광전지 셀(photovoltaic cell)은 페로브 스카이트(perovskite), 결정질 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소(GaAs), 갈륨 안티모나이드(GaSb), 인듐 갈륨 아세나이드 (InGaAs), 인듐 갈륨 비소 안티모나이드(InGaAs), 인듐 인화물 비화물 안티모나 이드(InPAsSb), InGaP/InGaAs/Ge; InAlGaP/AlGaAs/GaInNAsSb/Ge; GaInP/GaAsP/SiGe; GaInP/GaAsP/Si; GaInP/GaAsP/Ge; GaInP/GaAsP/Si/SiGe; GaInP/GaAs/InGaAs; GalnP/GaAs/GalnNAs; GaInP/GaAs/InGaAs/InGaAs; GaInP/Ga(In)As/InGaAs; GaInP-GaAs- 웨이퍼-InGaAs; GaInP-Ga(In)As-Ge; 및 GalnP-GalnAs-Ge로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물(compound)을 포함하는 농축기 셀(concentrator cells)이고,
상기 장치는 진공 펌프 및 적어도 하나의 냉각장치(chiller)를 더 포함한다.
일 실시예에서, 전력 시스템은 원격 통신 가능한 장치를 더 포함하고, 상기 장치는 통신 네트워크를 형성하도록 조직되고 제어되는 복수의 전력 시스템의 복수의 통신 요소의 통신 요소를 더 포함 할 수 있다.
통신 장치는 전력 시스템을 원격으로 모니터링하고, 전력 시스템을 원격으로 제어하고, 전력 시스템 성능 및 작동 파라미터와 같은 데이터를 원격으로 전송하고, 이메일, 비디오, 오디오 및 인터넷 통신과 같은 일반적인 정보를 송수신하는 것 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면 전술한 목적이 달성될 수 있다.
첨부된 도면은, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하고, 본 발명의 여러 실시예를 나타내며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하한다. 도면에서:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SunCell® 파워를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분산 정보 네트워크에 이용되는 SunCell® 전력발생기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SunCell® 파워를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분산 정보 네트워크에 이용되는 SunCell® 전력발생기를 개략적으로 도시한 도면이다.
원자 수소는 "하이드리노 원자(hydrino atoms)"이라 불리는 분수 리드베르크(fractional Rydberg) 에너지 상태 H(1/p)를 형성할 것으로 예측되고, 여기서 
(P≤137 의 정수) 이고 수소 여기 상태에 대한 리드베르크 방정식에서 잘 알려진 파라미터인 n = 정수를 대체한다. P2 13.6eV의 결합 에너지를 가지는 안정적인 하이드리노 상태 
로의 전이는 일치된 에너지 수용체로의 m 27.2eV(m은 정수)의 비방사성(nonradiative) 공명 에너지 전달에 의해 발생된다. 초기 H20 분자(고체, 액체 또는 기체 상태로 결합된 비 수소)는, 81.6eV(m = 3)을 받아 10.1nm의 단파장 컷오프와 204eV의 총 에너지에 대응하는 122.4eV를 갖는 갖는 연속 밴드의 방출로 붕괴되는 중간체를 형성함으로써 촉매로서 기능한다. 그 결과 생성된 H(1/4)는 반응 혼합물에서 다른 H가 3712.8 eV를 방출하는 H(1/17)로 전이되는 촉매로서 기능하여 수백 마이크로 와트의 전력이 초당 수백 마이크로몰로 반응에 유입되는 H2로부터 발생된다.
높은 하이드리노 반응 전력을 생산하는데 사용되는 고체 연료 촉매 유도 하이드리노 전환 셀(SF-CIHT, 이하 "SunCell®")은 플라즈마-개시 전기 펄스를 제공하는 전극으로 주입되는 용융 금속의 고 전도성 매트릭스를 통해 100 us 저전압, 고전류 펄스에 의해 아크 전류 플라즈마를 생성한다. 점화 후, 용융 금속은 중력 흐름에 의해 주입 시스템으로 되돌아 간다. 원자 H 및 초기 HOH 촉매의 하이드리노 반응물은, 약 2×10-4몰 H2/s에 대응하는 9리터/분으로 흐르는 아르곤 내 공급된 3% 수소 가스로부터 플라즈마에 형성되고, 여기서 1몰% Bi2O3, 1몰% LiVO3, 또는 0.5몰% LiVO3는 HOH에 O를 공급한다.
도 1에 도시 된 SunCell®은 4개의 기본 시스템을 포함하는데, (i) 약 700g의 은을 포함하는 저장소 및 100cm3 플라즈마 반응 챔버를 포함하는 고온 단열된 피복된 원통형 셀 본체(body); (ⅱ) 은을 용융시키기 위한 유도 결합된 히터 - 히터 안테나는 셀 본체 주위에 단단히 감겨진 1/4" 직경의 구리 튜빙을 포함하여 30 kHz 가열력에 추가하여 수냉을 제공함 - ; (ⅲ) 용융된 은 및 온-더-플라이(on-the-fly) 비스무스 산화물을 주입하는 전자기 펌프를 포함하고, 기체 및 플라즈마상태의 과잉 은을 강제로 회수하는 전극 전자기 펌프를 더 포함하는 주입 시스템; 및 (iv) 우수한 발광 플라즈마를 형성하기 위해 용융 금속 및 산화물이 수소의 존재하에 주입되는 한쌍의 전극에 거쳐 저전압 고전류를 생성하는 수퍼 캐패시터 기반 점화 시스템을 포함한다.
예시적인 실시예에서, 97% 아르곤 / 3% 수소 대기의 존재하에 5ml/s 속도로 점화 전극으로 주입된 용융된 은에, 1몰% 비스무스 산화물(Bi2O3), 1몰% 리튬 바나데이트 (LiVO3), 또는 0.5몰% 리튬 바나데이트의 첨가에 의해 유발된 하이드리노 반응에 의해 방출된 전력이 측정되었다. 산화물 첨가에 대응하는 하이드리노 반응 파워 기여도의 전후에 일시적 반응 셀 물 냉각 온도의 기울기에서의 상대적인 변화는 내부 표준으로서 작용하는 일정한 초기 입력 파워에 의해 곱해졌다. 중복 실행 동안, 산소 공급원 추가후 하이드리노 파워 기여도를 갖는 총 셀 출력은 6420W, 9000W 및 8970W의 총 입력 파워에 대응하는 497, 200 및 26의 일시적 냉각 온도 응답의 기울기의 비(ratios)의 곱에 의해 결정된다. 열 방출 파워는 각각 3.2MW, 1.8MW 및 230,000W 이었다.
SunCell®은 네트워킹 구성요소를 포함할 수 있으며, 분산 정보 네트워크로서 기능할 수 있다. 도 2는 분산 정보 네트워크에서 SunCell®을 사용하는 실시예를 도시한다. 이 예에서 SunCell®은 파워-투-파워 소비 장치를 제공하는데 이용된다. 예를 들어 SunCell®을 기존 전력 그리드에 연결되어 전력 그리드에 연결된 장치에 전력을 공급할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 SunCells®는 전력 전송이 가능한 배선과 같은 전력 전송 라인을 통해 전력 소비 장치에 물리적으로 연결된다. SunCell®도 서로 연결되어 있다. SunCell® 사이의 연결은 전용 배선, 무선 전송 또는 기존 전력 그리드 배선이 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, SunCell®(1)은 6개의 전력 소비 장치와 SunCell®2에 연결되고, 종래의 인터넷과 연결된다. SunCell®(2)는 또한 6개의 전력 소비 장치와 SunCell®(1) 및 SunCell®(3)에 연결된다. SunCell®(3)은 7 개의 전력 소비 장치와 SunCell®(2)에 연결된다. 실제로 각각의 SunCell®에는 여러개의 전력 소비 장치가 연결될 수 있다. 각각의 SunCell®은 임의 수의 다른 SunCell®에, 예를 들면 병렬 연결, 링 구조, 직렬 연결(도 2에 도시된 바와 같음) 연결되거나, 다른 SunCell® 연결되지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 전력 소비 장치는 데이터에 민감하며 데이터(예를 들어, 스마트 서모스탯, 컴퓨터, 스마트 전구 등)를 송신 및/또는 수신하고, 다른 예에서, 전력 소비 장치는 데이터를 송신하지 않고 단순히 전력을 소비한다(예: 일반 전구). 각 SunCell 및 각 데이터에 민감한 데이터 전력 소비 장치는 물리적 및/또는 논리적 주소를 가질수 있습니다. 이 주소는 데이터 라우팅을 위해 장치를 식별하는데 사용된다.
일 실시예에서, SunCell® 전력발생기는 전압, 전류 및 전력과 같은 입력 및 출력 파라미터용 센서와 상호 작용하는 전력 제어기를 포함한다. 센서로부터의 신호는 전력발생기를 제어하는 프로세서에 공급될 수 있다. 램프 업 시간, 램프 다운 시간, 점화 전압, 점화 전류, 점화 파워, 점화 파형, 점화 주파수, 연료 유속, 연료 농도, 작동 온도 및 기타 동작 파라미터 중 적어도 하나 및 출력 전압, 전류, 전력, 파형 및 주파수가 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 출력 전기는 60Hz AC 또는 새로운 표준의 전력을 포함할 수 있는 60Hz와 상이한 주파수 등의 DC 또는 AC와 같은 임의의 파형일 수 있다. 전력 발생기는 전력 발생기를 디스에이블할 수 있는 능력을 더 가지는 원격 모니터링을 제공하기 위해, 내장형 프로세서 및 시스템을 포함 할 수 있다.
일 실시예에서, 전력 발생기는 데이터와 같은 정보를 원격으로 송신 및 수신할 수 있는 통신 장치를 포함한다. 통신 장치는 스마트 폰 및 퍼스널 컴퓨터 중 적어도 하나의 성능 중 적어도 일부를 갖는 것과 같은 스마트 장치일 수 있다. 통신 장치는 전력 발생기를 모니터하고 제어하는 것 중 적어도 하나에 대한 외부 링크로서의 기능을 수행할 수 있다. 스마트 장치는 포털을 더 포함할 수 있다. 포털은 SunCell® 발생기와의 무선 통신을 용이하게 한다. 일 실시예에서, 포털은 인터넷 타입 및 텔레커뮤니케이션 컨텐츠를 전송하고 수신하는 수단 중 적어도 하나에 대한 수단으로서 기능한다. 스마트 장치는 스마트 폰, 스마트 타블렛 및 퍼스널 컴퓨터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 인터넷과 같은 서비스는 포털을 통해 제공될 수 있다. 예시적인 인터넷형 서비스는 GPS, 인터넷 접속성, 소셜미디어, 네트워킹, 이메일, IP상의 음성 또는 비디오, 검색 엔진 및 당업자에게 공지된 인터넷의 다른 용도를 포함한다. 각각의 SunCell® 발성기의 포털은 다른 포털에 연결되어 상호 연결 네트워크를 형성할 수 있다. 네트워크는 대체 인터넷 또는 병렬 인터넷으로 기능한다. 비행기 및 드론과 같은 항공기에서 사용되는 것과 같은 항공 SunCells®는 송수신 타워 대체용으로 사용될 수 있다. 실시예에서, SunCell® 포털로부터의 인터넷 컨텐츠와 같은 신호는 DC 전기에 기반한 건물 배선을 통해 전송될 수 있다.
일 실시예에서, 차량에 탑재된 것과 같은 휴대용 또는 이동형일 수 있는SunCell®은 DC를 AC 파워로 전환하는 인버터 등의 전력 조절 장비에 연결될 수도 있다. 전원 조절 장비는 보조 파워와 같은 모든 응용 분야에 사용될 수 있다. 예시적인 보조 파워 사용은, 차량 대 건물과 같은 차량 대 고정식 파워, 차량 대 트럭과 같은 차량 대 차량, 차량 대 기차, 및 차량대 선박 등이고, 여기서 자동차와 같은 차량 제공 전력은 전력을 수용받는 차량에 의해 운반될 수 있다. 예시적인 운반 차량은 트럭, 열차, 선박 및 비행기일 수 있다. 일 실시예에서, 전력 조절 장비는 당업계에 공지된 자동차 충전 스테이션의 리버스(reverse)와 같은 리버스 차량 충전 스테이션을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 차량 내의 것과 같은 모바일 SunCell®에 의해 공급되는 DC 전력은 예를 들어 빌딩과 같은 고정 어플리케이션에 전력을 공급하기 위해 리버스 충전 스테이션과 같은 인버터를 포함하는 것과 같은 전력 조절 장비에 연결될 수있다. 일 실시예에서, 차량은 립스 충전 스테이션을 포함할 수있다. 차량은 고정 또는 보조 어프리케이션 부하와 같은 외부 부하에 적합한 전력을 출력하는 인버터와 같은 전력 조절 장비를 포함할 수 있다. 전력 조절 장비의 출력은 부하에 연결된 파워 코드를 매칭함으로써 외부 부하에 연결될 수 있다. 부하에 대한 코드 연결의 예는 건물의 비커 박스(beaker box)에 연결하는 것이다. 일 실시예에서, 차량에 장착된 것과 같은 SunCell®는 DC 전원을 필요로 하는 건물과 같은 외부 부하에 DC 전력를 출력할 수 있다. 연결은 코드를 통해 이루어질 수 있다. 전력 전달은 차량상에서 송신기를 사용하는 유도 충전과, 전력 수신을 위한 수신기를 포함하고, 빌딩과 같은 보조 부하에 전력을 공급한다. 전력 조절 장비 및 SunCell® 사이의 연결은 또한 SunCell에서 전력 조절 장비로 흐르는 전력을 제어하기 위해 기계적 그리고 전자적 키 중 적어도 하나를 포함한다. 제어는 포털을 통해 인에이블 가능한 유닛의 모니터링 및 제어 기능에 의해 제공될 수 있다. 각 SunCell®의 통신 장치는 대응하는 SunCell에 의해 또는 적어도 다른 SunCell®에 의해 전원이 공급될 수 있다. SunCells® 는 통신 장치의 네트워크에 전원을 공급할 수 있다. 주어진 SunCell®의 동작 제어 및 전력 출력은 개별 포털과 네트워크 중 적어도 하나를 통해 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 주어진 SunCell의 전력 출력, SunCells®의 집합체의 전력 출력, 주어진 SunCell®의 전력 조절, SunCells®의 집합체의 전력 조절 중 적어도 하나는 개별적 포털 및 네트워크의 적어도 하나를 통해 제어될 수 있다.
전력 조절 장비와 SunCell® 사이의 연결은 SunCell®에서 전력 조절 장비 및 부하로의 전력 흐름을 제어하기 위해 기계적 및 전자작 키 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 원격 제어는 또한 통신 장치를 포함하는 포털을 통해 인에이블되는 모니터링 및 제어에 의해 제공될 수 있다.
각각의 SunCell® 은 컴퓨팅 시스템 및/또는 컨트롤러 및 저장 매체를 포함할 수 있다. 예시적인 구성예에서, SunCell®은 그 연결된 장치 및 다른 SunCell® 간에 데이터 트래픽을 라우팅하는 라우터 기능할 수 있다. 트래픽을 라우팅하기 위해, SunCell®은 저장 매체 내에 어디에서 데이터가 라우팅되었는지 구체화하는 구성 테이블을 유지할 수있다. 구성 테이블은 특정 그룹의 주소, 사용되는 연결에 대한 우선순위, 루틴 및 트래픽의 특정 경우 모두를 핸들링하기 위한 규칙으로 연결이 이어지는 정보를 포함할 수 있다. 구성 테이블은 SunCell®이 파워 그리드에 연결될 때 자동으로 생성될 수 있다. 예를 들어, SunCell®이 그리드에 연결되면 이미 그리드에 연결된 모든 장치에 쿼리하여 해당하는 주소와 장치 유형을 전송할 수 있다. SunCell®은 다른 SunCell®에 이 정보(예:구성 테이블)를 전송하여 각각의 SunCell®이 모든 장치 및 네트워크 구조의 주소를 알게 된다.
장치와 SunCell® 사이의 통신은 표준 인터넷 프로토콜(예: TCP/IP) 또는 독점적(proprietary) 전송 프로토콜을 사용할 수 있다. 일부 예에서 SunCell®은 그리드에 있는 전력 분배선을 사용하여 데이터에 민감한 장치에 물리적으로 연결된다. 이러한 방식으로, SunCell®은 전력선 통신(PLC)을 사용하여 통신할 수 있으며 다른 데이터 전송 매체가 불필요하게 된다. 대안적으로 SunCell®은 무선으로 장치와 통신할 수 있다. 각 SunCell® 은 전력선 통신 네트워킹 인터페이스(예: PLC 송신/수신)를 포함하여 그 통신 시스템을 전력 분배 시스템에 연결한다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 SunCell®은 기존 인터넷에 연결된다. 다른 예에서 SunCell® 네트워크는 독립형이다. 이러한 방식으로 SunCell® 네트워크는 인터넷의 대안으로 작동하거나 동시에 작동할 수 있다.
Claims (17)
- 플라즈마를 형성시키고 플라즈마로부터 전력을 생산할 수 있는 연료를 포함하는 시스템;
상기 시스템의 시스템 성능, 입력 파라미터, 및 출력 파라미터에 대한 데이터를 측정하기 위한 센서와 상호작용하는 제어기;
제2 전력 발생기와 통신할 수 있는 통신 장치를 포함하는 전력 발생기로서,
통신 장치가 상기 제2 전력 발생기에의 상기 시스템 성능 또는 출력 파라미터의 전송과 관련되는,
전력 발생기.
- 제1항에 있어서,
시스템이,
대기압, 대기압 미만, 대기압 초과의 압력을 유지할 수 있는 적어도 하나의 용기;
플라즈마를 형성시키기 위한 반응물을 포함하는 연료 - 상기 반응물은,
a) 초기(nascent) H2O의 적어도 하나의 소스;
b) H2O 또는 H2O의 적어도 하나의 소스;
c) 원자 수소 또는 원자 수소의 적어도 하나의 소스; 및
d) 용융 금속을 포함함 - ;
용융 금속 저장소 및 전자기 펌프를 포함하는 적어도 하나의 용융 금속 주입 시스템;
추가의 방응물을 용용 금속에 주입할 수 있는 적어도 하나의 추가의 반응물 주입 시스템;
전류를 연료에 인가하는 하는 때에 반응물을 반응시켜 플라즈마를 형성시키기에 충분한 전기 전력 소스를 포함하는 적어도 하나의 반응물 점화 시스템;
점화 후에 용융 금속을 회수하는 시스템; 및
적어도 하나의 전력 변환기 또는 광 및 열 출력 중 적어도 하나를 전기 전력 및/또는 열 전력으로 출력하는 출력 시스템을 포함하는,
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
용융 금속 점화 시스템은,
a) 용융 금속을 제한하는(confine) 적어도 하나 세트의 전극; 및
b) 플라즈마를 형성하도록 반응물을 반응시키기에 충분한 고전류 전기 에너지의 쇼트 버스트(short burst)를 전달하는 전기 파워의 소스를 포함하는,
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
용융 금속 주입 시스템은 자기장을 제공하는 적어도 하나의 자석 및 벡터 교차 전류 성분을 제공하는 전류원을 포함하는 전자기 펌프를 포함하는,
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
용융 금속 저장소는 히터를 포함하는,
전력 발생기
- 제2항에 있어서,
용융 금속 점화 시스템은 개방 회로를 형성하도록 분리된 적어도 하나의 전극 세트를 포함할 수 있으며, 개방 회로는 용융 금속의 주입에 의해 폐쇄되어 점화를 얻기 위한 고전류가 흐르게 되는,
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
용융 금속 점화 시스템의 회로는 1 내지 10,000Hz의 점화 주파수를 유발하기 위해 금속 주입에 의해 폐쇄될 수 있으며, 용융 금속은 은, 은-구리 합금 및 구리 중 적어도 하나를 포함하고, 추가의 반응물은 H2O 증기 및 수소 가스 중 적어도 하나를 포함하는,
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
추가의 반응물 주입 시스템은, 컴퓨터, H2O 및 H2 압력 센서 중 적어도 하나, 및 흐름 제어기를 포함하고, 흐름 제어기는 질량 흐름 제어기, 펌프, 주사기(syring) 펌프 및 고정밀 전자 제어 밸브로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나 이상를 포함하고, 밸브는 니들 밸브, 비례 전자 밸브, 스태퍼 모터 밸브를 포함하고, 밸브는 압력 센서 및 컴퓨터에 의해 제어되어 H2O 및 H2 압력 중 적어도 하나를 원하는 값으로 유지하는
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
반응물의 생성물을 회수하는 시스템은 용기와 소통하는 저장소; 및 저장소를 용기의 다른 부분보다 낮은 온도로 유지하여 용융 금속의 금속 증기를 저장소 내에서 응축시키는 냉각 시스템을 포함하고, 용융 금속을 회수하기 위한 회수 시스템이 자기장 및 벡터 교차 점화 전류 성분을 제공하는 적어도 하나의 자석을 포함하는 전극 전자기 펌프를 추가로 포함하는,
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
용기는 내부 반응 셀, 흑체 방사체(balckbody radiator)를 포함하는 상부 커버, 및 대기압, 대기압 미만, 또는 대기압 초과 압력을 유지할 수 있는 외부 챔버를 포함하고,
흑체 방사체를 포함하는 상부 커버는 1000K 내지 3700K 범위 내의 온도에서 유지되고,
내부 반응 셀 및 측체 방사체를 포함하는 상부 커버 중 적어도 하나는 높은 방사율을 가진 내용융 금속(refractory metal)을 포함하는,
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
점화 후에 방출된 광은 가시광선 및 근적외선을 포함하는 흑체 방사선이고,전력 변환기 또는 출력 시스템은 페로브 스카이트(perovskite), 결정질 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소(GaAs), 갈륨 안티모나이드(GaSb), 인듐 갈륨 아세나이드 (InGaAs), 인듐 갈륨 비소 안티모나이드(InGaAs), 인듐 인화물 비화물 안티모나 이드(InPAsSb), InGaP/InGaAs/Ge; InAlGaP/AlGaAs/GaInNAsSb/Ge; GaInP/GaAsP/SiGe; GaInP/GaAsP/Si; GaInP/GaAsP/Ge; GaInP/GaAsP/Si/SiGe; GaInP/GaAs/InGaAs; GalnP/GaAs/GalnNAs; GaInP/GaAs/InGaAs/InGaAs; GaInP/Ga(In)As/InGaAs; GaInP-GaAs- 웨이퍼-InGaAs; GaInP-Ga(In)As-Ge; 및 GalnP-GalnAs-Ge로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물(compound)을 포함하는 농축기 셀(concentrator cells)인,
전력 발생기.
- 제2항에 있어서,
점화 후에 방출되는 광은 자외선이고, 전력 변환기 또는 출력 시스템은 III 족 질화물, GaN, AlN, GaAIN 및 InGaN으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 농축기 셀인,
전력 발생기.
- 제1항에 있어서,
상기 통신 장치가 데이터를 전송하기 위한 제어기에 연결된 전력-라인 캐리어 트랜시버(power-line carrier transceiver); 및 전력-라인 캐리어 트랜시버에 연결된 전력 분배선을 포함하고;
전기 전력 및 데이터가 전력 분배선을 통해서 동시에 전송되는
전력 발생기.
- 제1항에 있어서,
전력 발생기 및 제2 전력 발생기가 전력 발생기의 메쉬 네트워크에서의 노드(node)들인
전력 발생기.
- 제14항에 있어서,
메쉬 네트워크에서의 상기 전송이 플러딩 알고리즘을 통해서 발생하는
전력 발생기.
- 제14항에 있어서,
데이터 패킷이 메쉬 네트워크에서 라우팅(routing)되는 곳을 특정하기 위한 구성 테이블을 포함하는 저장 매체를 추가로 포함하는
전력 발생기.
- 제14항에 있어서,
상기 메쉬 네트원크가 인터넷에 접속되는
전력 발생기.
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