[发明专利]用于在大气中转换能量的器件以及用于制造该器件的方法

说明书

一种用于从带电微粒中转换电能的器件，包括：正极，该正极包括以板状布置的组合物，该组合物包含粘合剂和填充物，其中，该填充物被分散在该粘合剂中，并且该填充物至少包含二氧化钛和活性炭微粒。该器件还包括以板状布置的负极，该负极包含金属合金，其中该金属合金包含铝和镁。该器件还包括气体可渗透的绝缘体。所述正极、所述气体可渗透的绝缘体和所述负极被堆叠成层状结构。所述气体可渗透的绝缘体被布置作为所述正极与所述负极之间的中间层。

技术领域

本发明涉及一种用于产生电能的器件以及用于制造该器件的方法。

背景技术

尽管诸如石油和天然气等的化石能源正在迅速枯竭，并且全球对可再生清洁能源的需求正在增长，出现了新的用于产生能量的技术。这种技术的一个示例是将太阳能转换为电能，其中使用光伏转换将太阳辐射转换为电能。

太阳辐射能量不是唯一的可再生能源。带电微粒在地球大气中非常丰富，可提供无限量的能源。已知可以使用可以悬浮在大气中并捕获带电微粒的铜线来收集这种能量。悬浮的铜线表现出电荷的积累，该电荷的积累可以例如使用电压表来进行电气测量。但是，还没有记录到这种电荷的有用应用，例如利用电荷为电器供电。

从Chalmers,J.Alan,Atmospheric Electricity,Pergamon Press,London(1957)知道，具有由太阳辐射和/或放射性产生的带正电微粒形式的正电荷可悬浮在地球大气中。由这种产生带正电微粒的过程产生的自由电子通过例如雷暴被转移到地球。随后，地球相对于地球大气带负电。可以使用例如悬浮在地面上方的导线来收集带正电微粒。这样的导线可以由铜制成。

与使用已知的铜线来转换带电微粒相关联的问题是铜导体表面的磁化率(susceptibility)。具有未经处理的表面的普通铜线无法有效捕获微粒，因此充电缓慢。被捕获的微粒将其能量转换为电荷，但是由于这些微粒的捕获缓慢、效率低下，因此无法有效利用如此收集的电能。可以利用用于悬浮导体的替代材料，诸如包含诸如石墨的活性炭微粒的电线，如在申请号为2014210308的美国公开专利申请中所示的例子。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造用于能量转换的器件的方法，并且该器件具有改善的带电微粒的磁化率和改善的能量转换率。

该目的在根据方案1的用于从带电微粒中转换电能的器件中实现。

用于从带电微粒中转换电能的器件包括正极，该正极包括以板状布置的组合物，该组合物包含粘合剂和填充物，其中，该填充物被分散在该粘合剂中，并且该填充物至少包含二氧化钛和活性炭微粒。

该器件还包括以板状布置的负极，该负极包含金属合金，其中该金属合金包含铝和镁。

正极和负极为板状。正极和负极具有相互对应的结构。正极和负极可以是扁平的。在其他示例中，正极和负极可以具有波纹结构、圆柱形或折叠结构等。

该器件还包括气体可渗透的绝缘体。

正极、气体可渗透的绝缘体和负极被堆叠成层状结构。该气体可渗透的绝缘体被布置作为正极与负极之间的中间层。

绝缘的正极能够从地球大气中捕获带正电微粒。当被捕获时，微粒与来自正极的电子重新结合。从而使正电极带正电。当连接到负载时，电能可以用作电压和电流，其可以从负极和正极中漏出(drain)。这样收集的电能可以用在诸如电阻负载的至少一种电负载中，或者可选地，存储在诸如可充电电池的蓄电装置中，然后用到电器中。

在一个实施例中，板状正极在极化方向上被横向静电极化，而金属合金沿压延(roll)方向被压延，并且，相对于负极布置正极，使得正极的极化方向垂直于负极的压延方向。

这显著提高了通过正极捕获带电微粒的效率，从而导致输出电压增加。