[发明专利]热离子发电器及热离子发电方法

权利要求书

1.一种热离子发电器，其特征在于，所述热离子发电器包括：

发射极板，所述发射极板用于发射电子；

收集极板，所述收集极板用于捕获所述电子；

微纳支撑结构件，所述微纳支撑结构件填充在所述发射极板和所述收集极板之间，且将所述发射极板和所述收集极板之间的间隙控制在500纳米至5微米之间；

所述发射极板和所述收集极板之间除所述微纳支撑结构件之外的空隙为高真空。

2.根据权利要求1所述的热离子发电器，其特征在于，所述发射极板与所述收集极板之间的热传导损失与下列至少一种相关：

微纳尺度下声子发生边界散射；

所述微纳支撑结构件与所述发射极板和所述收集极板的接触对界面导热的限制，所述接触为点接触或线接触；

所述微纳支撑结构件的镂空设计而产生的占空比；

所述微纳支撑结构件的材料的宏观导热系数。

3.根据权利要求2所述的热离子发电器，其特征在于，所述微纳支撑结构件中镂空面积占总面积的50%以上。

4.根据权利要求1所述的热离子发电器，其特征在于，所述间隙是根据计算得到的光谱辐射力对应波长得到的，所述光谱辐射力是对所述发射极板和所述收集极板的表面所具有的光学特性进行计算得到的。

5.根据权利要求1所述的热离子发电器，其特征在于，所述发射极板面向所述热源的表面上覆盖有降反射涂层，所述发射极板面向所述收集极板的表面上覆盖有用于促发射涂层或促发射结构。

6.根据权利要求1所述的热离子发电器，其特征在于，所述收集极板面向所述发射极板的表面进行了修饰，修饰后所述收集极板的功函数低于所述发射极板的功函数。

7.根据权利要求1所述的热离子发电器，其特征在于，所述收集极板的一个表面与热沉接触，所述热沉用于发散多余的热量。

8.根据权利要求1所述的热离子发电器，其特征在于，所述高真空的真空度优于1×10^-6Torr。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热离子发电器，其特征在于，所述微纳支撑结构件的材料为耐高温陶瓷绝缘材料，所述发射极板和所述收集极板的基底材料为耐高温金属材料。

10.一种热离子发电方法，其特征在于，用于如权利要求1至9中任一项所述的热离子发电器中，所述方法包括：

所述发射极板从热源吸收热能，并向外发射电子；

所述收集极板捕获通过所述间隙到达的所述电子；

所述发射极板接收从外电路返回的所述电子，且所述电子用于向所述外电路的负载输出功率；

其中，所述发射极板为电源输出正极，所述收集极板为电源输出负极。