[发明专利]空间昼夜温差发电装置及方法

权利要求书

1.空间昼夜温差发电装置，其特征在于，它由蓄热系统、发电系统和蓄冷系统构成，蓄热系统通过蓄热器(3)连接发电系统，发电系统通过蓄冷器(5)连接蓄冷系统。

2.根据权利要求1所述的空间昼夜温差发电装置，其特征在于，所述蓄热系统的结构如下，聚能器(1)和集热器(2)装配在一起，集热器(2)、蓄热器(3)、第三阀(11)和第三泵(12)通过管件(14)装配在一起；

所述发电系统利用膨胀机(16)发电时，其结构如下：蓄热器(3)、膨胀机(16)、蓄冷器(5)、第二阀(9)和第二泵(10)通过管件(14)装配在一起，膨胀机(16)与发电机(15)装配在一起，发电机(15)通过导线(4)连接负载(13)；

所述发电系统利用热电材料(17)发电时，其结构如下：蓄热器(3)、热电材料(17)和蓄冷器(5)装配在一起；热电材料(17)、负载(13)和逆变器(18)通过导线(4)连接；

所述蓄冷系统的结构如下：辐射器(6)、第一阀(7)、第一泵(8)和蓄冷器(5)通过管件(14)装配在一起。

3.根据权利要求2所述的空间昼夜温差发电装置，其特征在于，所述蓄热器(3)由换热器和蓄热器储能材料组成，换热器的类型为管壳式、肋板式、针翅管式或翅片管式；蓄热器储能材料为相变储能材料、化学储能材料或固体储能材料，蓄热材料的蓄热温度为集热器(2)受到太阳辐射时的温度，在蓄热器(3)吸放热过程中，蓄热温度保持不变。

4.根据权利要求2所述的空间昼夜温差发电装置，其特征在于，所述蓄冷器(5)由换热器和蓄冷器储能材料组成，换热器的类型为管壳式、肋板式、针翅管式或翅片管式；蓄冷器储能材料为相变材料或磁性蓄冷材料，蓄冷材料的蓄冷温度在-150℃到-270℃之间。

5.根据权利要求2所述的空间昼夜温差发电装置，其特征在于，所述集热器(2)的向光面无保温材料，而集热器(2)其余的表面均被保温材料包裹，蓄热器(3)、蓄冷器(5)、第一阀(7)、第一泵(8)、第二阀(9)、第二泵(10)、第三阀(11)、第三泵(12)、膨胀机(16)、热电材料(17)和管件(14)均被保温材料包裹。

6.根据权利要求2所述的空间昼夜温差发电装置，其特征在于，所述聚能器(1)的类型为槽式、碟式或塔式。

7.空间昼夜温差发电方法，其特征在于，分为以下步骤：

1)在大气外层空间或月球表面安装空间昼夜温差发电装置；

2)当有光照时，蓄热系统开始工作，第三阀(11)和第三泵(12)开启，蓄冷系统停止工作，第一阀(7)和第一泵(8)关闭，聚能器(1)将阳光聚焦到集热器(2)表面，集热器(2)中工质吸热，将能量储存到蓄热器(3)中；蓄热器(3)同时吸收和释放热量，蓄冷器(5)仅吸收热量，发电系统分为以下两种情况进行发电：

当采用膨胀机(16)发电时，第二阀(9)和第二泵(10)开启，工质从蓄热器(3)中吸热，在膨胀机(16)中做功，带动发电机(15)发电，发电后的工质向蓄冷器(5)放热冷凝，再经第二泵(10)压缩后进入蓄热器(3)完成发电；

当采用热电材料(17)进行发电时，热电材料(17)两端的温差使热电材料内部载流子运动，形成电动势，产生直流电，然后经逆变器(18)变换为负载(13)所需要的电压；

3)当无光照时，蓄热系统停止工作，第三阀(11)和第三泵(12)关闭，蓄冷系统开始工作，第一阀(7)和第一泵(8)开启，蓄冷器(5)中的热量通过管件(14)传递给辐射器(6)，辐射器(6)通过向周围空间辐射热量进行散热，直到蓄热器(3)的温度与周围空间一致，冷能被储存在蓄冷器(5)中；蓄热器(3)仅释放热量，蓄冷器(5)同时吸收和释放热量，发电系统的发电过程与步骤2)相同。

8.根据权利要求7所述的空间昼夜温差发电方法，其特征在于，所述聚能器(1)的类型不同时，集热器(2)温度不同，根据集热器(2)的温度来选择对应的蓄热器(3)。

9.根据权利要求7所述的空间昼夜温差发电方法，其特征在于，所述发电系统采用郎肯循环发电，或采用其他动力循环发电，或利用热电材料(17)进行发电。