[发明专利]采用新的热力学循环将热能转换为电能的装置和方法

权利要求书

1.一种用于将热转换为电能的装置，其特征在于，包括：

（a）由导热和导电材料形成的第一电极；

（b）由导热和导电材料形成的第二电极，其中所述第二电极与所述第一电极间隔开；

（c）位于所述第一和第二电极之间的一层或多层的可电极化材料；

（d）一个或多个热交换器，所述热交换器用于从所述一层或多层的可电极化材料散出热能或向其增加热能；

（e）直流电压源，用于施加直流极化电压给所述一层或多层的可电极化材料；

（f）控制电路，所述控制电路：

（i）使用所述一个或多个热交换器，将所述一层或多层的可电极化材料的热能散出，从而将所述一层或者多层的可电极化材料冷却到温度T_L，其中在所述冷却过程中没有电流流过所述第一电极和第二电极；

（ii）随后对所述一层或多层的可电极化材料施加直流极化电压；

（iii）当对所述一层或者多层可电极化材料施加直流电压并且允许电流流经所述第一电极和第二电极时，使用所述一个或多个热交换器将所述一层或多层的可电极化材料的热能散出，由此所述可电极化材料形成整体净极化，并在所述第一电极和第二电极上产生屏蔽电荷；

（iv）从所述一层或多层可电极化材料中撤除所述直流极化电压；

（v）随后使用所述一个或多个热交换器对所述一层或多层的可电极化材料增加热能，从而将所述一层或多层可电极化材料加热到温度T_H，同时不允许电流流过所述第一电极和第二电极，其中，当热能增加到所述可电极化材料时，没有直流极化电压施加到所述一层或多层可电极化材料中；

（vi）随后通过一个负载连接所述第一电极和第二电极；以及

（vii）随后对所述一层或多层可电极化材料增加热能，同时所述电极通过所述负载相连，因此与产生在所述一对电极上的屏蔽电荷相对应的电能被输出给所述负载；

其中，当所述可电极化材料处于温度T_L时，所述可电极化材料形成自发极化，而且所述可电极化材料在温度T_H下形成的自发极化少于在温度T_L下形成的自发极化。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一层或多层可电极化材料中的每一层具有一相变温度，在所述相变温度下，所述材料在存在自发极化的相与不存在自发极化的相之间进行转变。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可电极化材料在温度T_L和T_H时处于存在自发极化的相中。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可电极化材料在温度T_L时处于存在自发极化的相中，所述可电极化材料在温度T_H时处于不存在自发极化的相中。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可电极化材料是可电极化无定形聚合物材料。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在从所述可电极化材料中散出热能（iii）时以及在随后向所述可电极化材料增加热能（v）之前，所述控制器从所述可电极化材料中撤除直流极化电压（vi）。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在从所述可电极化材料中散出热能时（iii）出现局部自由能最大值，并且其中，当经过所述局部自由能最大值后，所述直流极化电压从所述可电极化材料上撤除（ii）。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在撤除直流极化电压（vi）之后且随后向所述可电极化材料增加热能（v）之前，所述控制器在从所述可电极化材料中散出热能（iii）的同时通过所述负载将所述第一电极和第二电极连接起来。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制电路进一步包括一全波整流器，从而使得流向和流自所述第一电极和第二电极的电流在负载中具有相同的方向；

所述第一电极和第二电极通过所述负载连接时，热能从所述可电极化材料中散出（iii）；以及

所述第一电极和第二电极通过所述负载连接时，热能向所述可电极化材料增加（iii）。