[发明专利]燃烧、热交换和发射体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧、热交换和发射体器件、用于提供该燃烧、热交换和发射体器件的方法、以及包括该燃烧、热交换和发射体器件的热光伏器件。

背景技术

由于对电力和甚至更清洁的CO₂中性能源的高需求，能量被获取的效率扮演着越来越重要的角色。随着逐渐多的工业化国家以脱离核能生产为目标，对替代能源的需求比以前更大。然而，迄今为止，即使有也很少的实际上可行的替代方案被知晓。许多“传统”可再生能源(诸如，风力涡轮机或太阳能发电厂)具有显著缺点，这妨碍了它们的广泛传播。

尽管如此，即使“传统”可再生能源(诸如，风力涡轮机或太阳能发电厂)的这些缺点被解决，仍然存在一个主要问题，即，这些可再生能源经常在与需要电能的非常不同的位置处是可用的。生成位置和电力消费者之间的很大距离要求非常复杂、昂贵且环境不友好的基础设施来传输所产生的电能。此外，不管最近时期这种基础设施的改进如何，在跨长距离传输电能中，仍然存在显著损失。因此，迫切需要分散的发电。换言之，发电的未来在于尽可能接近消费者产生能量。这不仅降低/消除传输损失，而且在保证更高水平的灵活性的同时，使电网再生。

对分散的发电有极大兴趣的领域之一是热光伏器件领域，热光伏器件被设计成将存储在燃料中的化学能转换为电磁辐射，并且然后转换为电。然而，现有热光伏器件的相对降低的效率限制了它们的使用和大规模部署。

至于效率，这些化学到电能转换器的最有问题的方面之一是化学能到电磁辐射的转换的效率低。化学到电能转换的关键组件是燃烧、热交换和发射体器件，该器件将化学能变换为辐射。可以单独地或在一个组合器件中实现燃烧、热交换和发射体，后者具有降低的损失和紧密度的优点。

多种热交换和发射体器件在本领域中已知，其以通过废气的损失热回收或通过在期望谱带使用具有高效率的发射体来提高它们的效率为目标。然而，已知的热交换和发射体器件的制造是复杂并且昂贵的。

待解决的技术问题

不管热光伏器件的类型和结构如何，都期望到发射体的有效热传递和该热到最佳波长的电磁辐射的有效变换。

从而，本发明的目的是提供热交换器和发射体结构，其使得能够进行热的高效传递和热到适合于转换为电能的电磁辐射的变换。此外，除了提供高效率之外，本发明的一个目的是简化并且从而降低这种热交换器和发射体的制造成本。

发明内容

本发明的以上识别的目的通过用于将化学制品转换为电磁辐射的燃烧、热交换和发射体器件来解决，该器件包括：

-辐射发射部，包括被配置用于当被加热到高温时主要发射近红外线辐射的选择性发射体；

-转换部，被布置为与所述辐射发射部相邻，并且包括催化涂层，以提供用于表面特定燃料燃烧，以最大化热能载体和辐射发射部之间的热传递。

-热回收部，被配置成将热能载体的余热从排出口部的传递到入口部，以预先加热由此进入燃烧、热交换和发射体器件的热能载体(燃料)。

本发明的以上识别的目的还通过一种用于以分层方式生产燃烧、热交换和发射体器件的方法来解决，该方法包括如下步骤：

-设置具有背离燃烧、热交换和发射体器件的外表面、以及内表面的发射体层；

-用例如催化涂层至少部分地涂敷发射体层的所述内表面，以提供用于表面特定燃料燃烧；

-为所述发射体层设置选择性发射体，该选择性发射体被配置用于当它经由所述内表面被加热到高温时，在所述外表面的方向上主要发射近红外线辐射；

-设置预热层；

-接合所述发射体层与所述预热层，以与发射体层的内表面相邻限定燃烧室；

-设置具有散热表面和吸热表面的导热层；

-接合预热层与导热层，以在预热层与导热层之间限定预热室，并且将预热室热连接到所述散热表面；

-设置连接预热室与燃烧室的第一流通通道；

-设置导热阻止层；

-接合所述导热阻止层与导热层，以将热回收室限定为与所述热吸收表面相邻；以及

-设置连接燃烧室与热回收室的第二流通通道，

热回收室和预热室被布置和配置，以使得通过散热表面消散由吸热表面吸收的热，以预先加热预热室内的热能载体。

有益效果