[发明专利]通过金属合金产生能量的方法和装置

说明书

本发明公开了一种能量生产的方法和装置，包括提供至少包含一种放热双电子俘获同位素反应物质，以及向至少部分反应物质提供成对形成能，以形成至少一个不可逆的双电子俘获能核对，从而产生净放热反应。反应材料可以包含金属合金。本发明公开了一种能量生产的方法和装置，包括在化学惰性的气氛中加热三种或三种以上元素金属合金，以启动及/或维持该合金至少两种金属元素之间的放热反应。金属合金表面的压力可保持在1000atm以下。反应可以通过在目标温度范围内的温度循环来启动、维持或重新启动。反应产生的热量可以通过堆叠式热光伏配置转化为电能，该堆叠式结构包括热表面、一级光伏元件、光电发射LED和二级光伏元件。

技术领域

本发明涉及能量产生和热电能源转换。更具体地说，本发明公开了一种用包含三种或三种以上成分的金属合金来生产能量的方法和装置。

本发明还涉及将上述能量转化为电能的方法。

背景技术

人类社会迫切需要未来替代化石燃料能源的新能源技术，并对此进行了大量认真的研究。正在进行的“超越化石”能源研究可以大致分为以下两类：a)直接或间接利用来自太阳的能量；及b)核技术。本发明被认为属于核技术的范畴，但对其潜在物理过程的确切证明还需要进一步的研究。虽然本发明提供了类似于核裂变技术的能量和功率密度，但是它可以实现基本无放射性的反应器设计，我们可以以此来对其进行区分。

之前的其他无放射性核发明主要涉及基于镍氢和钯氘燃料偶联的能量生产。这些发明的工业化并不简单，迄今为止阻止了对之前这些发明的商业利用。

在金属合金中发生的能量产生反应具有很大的潜在用途。本发明具有启动可靠、可控性好、功率密度足够高等优点，便于工业应用。根据新发现的基础工艺的反应控制要求，本发明进一步公开了一种电能生产设备的结构，代表了基础产热物理工艺的优选处理。本发明的补充方面有从某些金属合金生产能量以及从这些能量生产过程中优化电力转换的技术。

发明内容

本发明的首要目的是公开一种在高温条件下，从三种或三种以上成分的金属合金中产生能量的方法和装置。作为优选实施例，我们公开了含有锂和镍的合金，但根据本发明，其他金属也可以。作为一种更优选的实施例，我们还公开了一种用于能量生产的Li-Ni-Cu方法。Li-Ni-Cu方法的简单性及其相对较宽的温度循环范围，对商业开发尤其有用。在不受理论约束的情况下，我们认为能量产生反应可由金属合金的固熔部分相变触发启动，并可通过相变温度区周围的温度循环而持续进行。目前获得的平均反应功率相对于金属合金质量约为10W/g，而温度循环过程中的峰值功率相对于金属合金质量约为100W/g。

除描述优选实施例外，本发明还公开了可根据本发明公开的反应机理和工作原理产生能量的材料族。

本发明的第二目的是公开一种基于上述能量产生反应生产电力的方法和装置。我们公开了一种基于光伏和发光半导体表面堆叠的新热光伏能量转换方法。本发明的技术超越了现有热光伏技术的能量转换效率。根据潜在能量生产过程的要求，我们发现本发明的电力产生设备满足下列要求：在所公开的金属合金的熔融温度下的可操作性，热电转换效率接近50％，快速温度循环的简单实现，以及从紧凑型实施例到发电厂型实施例的可扩展性。

本发明公开了一种能源生产方法，该方法包括在对合金金属元素基本不起化学作用的气氛中加热三种或三种以上元素金属合金，以启动及/或维持至少两种合金金属元素之间的放热反应。金属合金元素包含锂、镍、钙和钆的任何组合物较佳，还可以包含其他合金金属。金属合金表面的压力保持在1000atm以下较佳。更佳的是，其中两个金属合金元素包括锂和镍。反应可以通过在目标温度范围内的温度循环来启动、维持或重新启动。温度范围在所选金属合金的相变温度范围内较佳。

本发明还公开了一种能量生产装置，该装置包括用于容纳三种或多种元素金属合金的容器。该装置可进一步采用保持金属合金周围基本化学惰性环境的方法。该装置还可进一步采用将合金温度循环在目标温度范围内的方法。