[发明专利]发电机

说明书

本申请是国际申请日为2007年9月25日、国际申请号为PCT/US2007/079429、国家申请号为200780043724.2且发明名称为“发电机”的申请的分案申请。 

发明背景 

本发明涉及用于发电的方法、设备和构造(composition)。具体地，它涉及利用核磁自旋发电(NMSG)和/或剩余极化发电(RPEG)以产生电的方法、设备和结构。 

对于现代生活的几乎每一个方面，容易获得并且便携式的电源是关键性的。电力驱动已经在现代社会中起着关键作用的各种各样的装置。这些装置的范围是从家庭中的电灯和电器到用于例如医药、制造、军事和科学研究领域中的高科技装置。 

在许多应用中，关键是具有便携式电源。这些需求通常通过各种类型的电池的使用而得以满足。当然，电池被用于启动汽车和卡车，并且还被用于对必须移动的电气装置供电。这些装置的范围是从手电筒到蜂窝式电话和膝上型计算机。 

电力具有大的和非常小的应用。在大规模上，电由大规模发电机产生并且在分配线上分配到最终用户。在小规模上，小的电荷涉及现代生活中普遍存在的电子电路和存储器件的运行。这些装置和系统的每一种需要可靠和可控的电源。 

涉及便携式的电子装置的主要技术问题之一是提供可靠并且连续的便携式电源。如上所述，这通常通过电池的使用来实现。然而，电池是有问题的。电池电力始终是例如膝上型计算机的装置的使用中的主要问题。如同电池电力的可靠性，电池寿命是关心所在。 

电池电力遭遇的另一个问题是是对远的场所提供电池的充足供给。这可以通过考虑例如军事行动而理解。军事行动需要大批电子装置。这些装 置的范围从膝上型计算机和相关装置到蜂窝式电话和其它的通信系统。当然，它们还包括使用电子部件的军事装备和武器。此类别的行动严重依赖于这种便携式的电子装置。为了对这种装置供电，必须提供电池并且不断地替换电池，以保证全部的装备不断地起作用。应理解，主要的后勤问题是对主要的军事行动简单地提供适当的电池电力。从供给源至战场，必须供给并撤去大量的电池。 

商业、医药和研究领域中的其它类型的作业也一样。如上所述，这些领域全部严重依赖于便携式的电子装置。这些装置全部需要便携式的电源。提供电力已经成为了重大的挑战。 

因而，本发明涉及用于产生电力，并且在需要时以便携的形式提供电力的新的方法、设备和构造。这通过使用将在以下简要讨论的核磁自旋(NMSG)和剩余极化发电(RPEG)而实现。 

已知，放置在磁场中的具有非零自旋量子数的任何核可以通过电磁辐射吸收并发射能量。该辐射可以通过利用核磁共振的原理检测。氢核或质子的使用是最早和最普通的NMR方法，主要用于研究有机化合物。自旋I＝1/2的氢核围绕它的轴自旋，并且产生磁场。当将此核放置在外部磁场中时，氢核趋于沿外部磁场排列。该排列可以与外部场平行或反向-平行，原因在于该自旋可以被认为是轻微地离轴自旋的玩具陀螺(toy top)的自旋，并且被称为术语旋进。旋进的频率被称为拉莫尔频率(ω)。拉莫尔频率依赖于外部磁场的强度以及材料的磁性。在此情况下，相对于1特斯拉的外部磁场强度，氢核具有42.6MHz的拉莫尔频率。对磁场强度调谐的射频可以使核从反向-平行状态翻转到平行状态，从而释放可以被检测到的少量能量。射频随着氢核周围环境而改变，从而提供了关于氢核的化学环境的信息。 

如上所述，氢核具有自旋I＝1/2。其它元素具有比1/2更大的自旋。此外，已知原子核具有正电荷Ze，其中，Z是将一种元素与另一种元素区分的原子序数，并且其中e是电子或质子的电荷数。元素还具有可以从一种同位素到另一种同位素变化的质量M。核还可以具有自旋、磁偶极距μ、电四极距和偶尔更高的矩。内禀核角动量是量子化的，并且可以被表示为 其中Ｉ是整数或半整数并且被称为自旋量子数。例如，其I＝3/2 的核被认为具有3/2的自旋。对于不同的同位素，I可以不同。对核可以具有的自旋有限制。对于具有偶数质量数的核，I必须是整数或零，而对于具有奇数质量数的核，I必须是半整数。以下表1显示了一些普通的核性质，包括所选择的同位素的自旋。 

表1：选择的同位素的自旋性质 

一些核性质