[发明专利]表面催化热二极管

说明书

表面催化热二极管(ETD)包括一个或多个ETD单元。每个单元包括第一表面和第二表面，在第一表面与第二表面之间具有腔体，该腔体包含相对于该对表面是表面催化活性的气体。该表面与气体相互化学作用，使得气体接近于第一表面以比接近于第二表面更快的速率离解。因而，第一表面与第二表面之间的稳态温差被产生及维持。在各个应用中，多个ETD单元被串联和/或并联连接。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年5月29日递交、题为“Epicatalytic Thermal Diode”的美国临时专利申请号61/828,419的权益；于2013年5月29日递交、题为“Epicatalytic ThermalDiode”的美国临时专利申请号61/828,421的权益；以及于2014年5月28日递交、题为“Epicatalytic Thermal Diode”的美国专利申请号14/289,322的权益，所有这些都通过引用而使其整体并入本文。

技术领域

本文描述的主题通常涉及管理热流，尤其涉及一种产生及维持稳态温差的设备。

背景技术

热量通常从热流到冷，缓和温度梯度以使得孤立的系统最终达到由单一均匀温度特征化的热力学平衡。当前，为了使设备产生及维持温度梯度必须做功。维持温度梯度在诸如制热、制冷、环境控制、发电以及机械运动之类的广阔范围的技术领域上有实用价值。

做功以维持温度梯度的现有设备还生成废热。一些设备试图使用该废热(例如，由车辆发动机生成的废热可以在冬季月份期间被导向车辆的内部以供热)但这样的系统通常效率低且不能解决诸如通过燃烧化石燃料(例如，汽油、煤、油等)提供功的最初要求。

发明内容

以上及其它问题通过表面催化热二极管(ETD)和对应的方法而解决。ETD自然地i)产生及维持ETD的两个单独表面之间的温差；并且ii)在温度梯度的方向上(即，上)跨过ETD。在一个方面介导有效率的稳态热流，ETD的结构热机械及化学地优化温度梯度和热流的产生和维持两者。

在各种实施例中，ETD设备包括串联和/或并联连接的一个或多个ETD单元。在特定实施例中，相邻的ETD单元共用一个或多个部件以用于增加操作效率和/或减小生产成本。

在一个方面，ETD单元包括第一表面和第二表面，在它们之间具有被配置成保持气体的腔体。当气体存在于腔体中时，表面与气体相互化学作用，使得气体接近于第一表面以比接近于第二表面更快的速率离解。因而，比起在接近于第二表面处，更大量的热量在接近于第一表面处被吸收或释放(取决于离解反应是否各自是吸热或放热的)。因此，第一表面与第二表面之间的稳态温差被产生及维持。

在另一方面，ETD单元进一步包括第一热传递表面和第二热传递表面，该第一热传递表面和第二热传递表面相应地被连接到第一表面和第二表面且基本上平行。热传递表面被连接到对应的表面与腔体相对的一侧。热传递表面被配置成将热量向对应的表面引导和/或从对应的表面引导热量。

附图说明

图1A是示出根据一个实施例的导致两个表面之间的温差的表面催化反应的简图。

图1B是根据一个实施例的在其中图1A的反应可能发生的单个ETD单元的侧视图。

图2是根据一个实施例的包括平行的多个ETD单元的系统配置的等距示图。

图3是根据一个实施例的串联地组合三层的ETD单元的系统配置的侧视图表示。

图4是示出根据一个实施例的用于测试材料和气体的组合以确定它们在ETD单元中使用的适用性的装置的简图。

图5是示出根据一个实施例的确定特定气体-表面组合在ETD单元中使用的适用性的示例性方法的流程图。