[发明专利]热能储存装备、装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种独特的适用于连续地将热能转换成电能和/或机械能的热量储存装备。

背景技术

值得注意的是，尽管以下说明书大部分使用的热量储存装备的能量供应的实施例为基于太阳能的，但不应认为本发明的保护范围局限于此。

如果其他加热元件或电气元件用于向热量储存装备提供能量，则本发明提供的技术方案也同样有效，然后它能够根据需要将装备中产生并储存的热能转换为电能和/或机械能。

例如，风轮机等也同样能够用于热量储存装备的间断太阳能供应，该装备适于连续地将热能转换为电能和/或机械能。

随着购买民众的大部分成员的意识提高，近年来已经有一种推力，远离化石燃料，以资衍生各种能源。针对通常特征在于更清洁的燃料源的举措已经在使用太阳能作为提供可用能量形态的手段的领域取得显著发展。

然而，由于其本身性质，太阳能最大的缺陷在于以下事实，即在一天的某些时间，太阳不能为使用该能量源的各种装备提供必要的能量或热量光子，这意味着它们还是不起作用的。

在许多情况下，来自源头的间断的或不连续的能量供应使其是不可靠的，并且也是不经济的。

更进一步地，在某些情况下，太阳光线是过量的，在此期间，被提供给将这种能量转换为更多可用的能量形态的装备的有用的热量和能量由于供给过量而白白的浪费。

因此，特别有利地，能够组合出一种装置，该装置即使在不可利用这种太阳活动的时候仍能利用源自太阳的通过其太阳活动的能量，人们可以考虑到，在这样的时间段，该装置也仍然可以进一步利用太阳能的过量供给。

在澳大利亚临时专利申请No.2008903800中，提供了一种能够解决一部分困难的热能转换系统。

通过包括硅非金属（silicon metalloid）材料的热能储存装备的结构，例如当太阳能能输入形式即太阳不可用的时候，比如在晚上或恶劣天气时候，首次能够使用硅非金属材料的独特特征作为将热能储存在材料内部以稍后使用的手段。

基本上，正如澳大利亚临时专利申请No.2008903800中所描述的，在太阳活动峰值期间，随着其物理状态从固体转变到液体，硅非金属材料将吸收热能。

硅非金属材料的特征在于与水和冰不同的独特性能，在固化的时候，实际上存在材料的膨胀而不是其预期的收缩。

从其固态到液态，起初的热能转移到硅非金属材料中，使得具有独特能力来保持或储存热能。

仍然储存在硅非金属材料内的该吸收的热能之后重新引回到该装备中，以保持必要的热能供给，该热能大部分将通过电气设备如斯特林引擎等转换为电作用和/或机械作用。

因此，在临时专利申请No.2008903800中描述的本发明，首次通过使用硅非金属材料，提供了一种装置，其中热能连续供给这种将热能转换为电能和/或机械能以供它们连续运行的转换器，尽管事实上起初的热能源或热能供应是太阳活动的结果。

然而，硅非金属材料的使用需要密切关注和了解在其膨胀和收缩期间的物理变换，首先它吸收热能，转向液态，保存该材料，但之后在它膨胀时，它从液态变回到固态。

硅非金属材料的膨胀和收缩在外壳或约束上产生显著的压力积聚，其中其放置在能量储存装备内部，这会起到将连续热源供给至电气设备如斯特林引擎的作用，斯特林引擎使用了斯特林循环的热动力学原理来将热能转换为电能。

本领域的技术人员立即会意识到该装置中的重大缺陷，其中硅非金属材料容纳在临时专利申请No.2008903800中描述的热能储存装备内。

在该文献描述的一实施方式中，教导了硅非金属材料将会是铸锭，该铸锭将被引入到已经成型为烧结石墨压力模制块的一系列纵向腔体中。

本领域的技术人员会知道，当发生相变时，这种装置将导致非金属被石墨吸收。

在该实施方式中，石墨也将用作能量吸收材料，它将会从太阳能源接受起始的热能输入，然后将热能分配给包含硅非金属铸锭的腔体。

然后该硅非金属铸锭将接收该热能传递，经历状态改变，并因此保持可描述为热能储存或热能潜在供给的东西。

尽管以专利号2008903800提交的临时专利申请讨论的事实是包含硅非金属铸锭的腔体将允许热膨胀，从实际的观点来看，随着硅铸锭在相应的固化和液化状态之间移动以提供或存储必要的热能传递，持续的压力积聚以及随后硅非金属铸锭的塌陷已经体现出硅非金属铸锭周围的这种腔体以及支撑的模制的烧结石墨结构开裂或裂开。