[发明专利]能量存储配置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种能量存储方法和系统，其中能量存储在低温亚稳 简并费密电子气的压缩体中，该电子气含于压缩金属性基础材料，例如在加 压盛放容器或单元中的锂中，该加压盛放容器或单元被施加磁场以进一步压 缩亚稳简并费密电子气。

更具体地，在本发明的操作过程中，用声子形式的热能来增加压缩金属 性基础材料诸如锂中的压缩亚稳简并费密电子气。能量的这种增加使亚稳简 并费密电子气增加它的磁场，该磁场添加到总磁场上，使总磁场增加。增加 的磁场还压缩亚稳简并费密电子气，使热被吸收并导致亚稳简并费密电子气 温度的降低。通过使亚稳简并费密电子气对抗磁场膨胀可以从系统中提取能 量。

背景技术

相同发明者的美国专利5,113,661公开了使用金属氢作为基础材料，这 需要在金刚石砧单元中压缩基础金属氢材料以获得产生金属氢所需要的高 压。在高压盛放单元的窗口中用蓝宝石替代金刚石可以显著节约成本。

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种能量存储系统和方法，其中通过在 磁场存在下压缩金属性基础材料中的低温亚稳简并费密电子气来存储能量。

根据在此的教导，本发明提供一种能量存储系统和方法，其中加压盛放 容器或单元含有加压的和低温的金属性基础材料，该材料含有亚稳简并费密 电子气。给加压盛放容器或单元中的简并费密电子气施加磁场，以通过其中 的亚稳简并费密电子气的磁致伸缩产生进一步的压缩。根据本发明的操作要 求，磁场可能与输入激光束协同使简并费密电子气进入亚稳状态。引入到亚 稳简并费密电子气中的声子或热波引起与亚稳简并费密电子气相关的磁场 的增加，该磁场添加到总磁场上使总磁场增加，这进一步压缩了亚稳简并费 密电子气。可以通过在磁路中与压力单元耦合的超导磁线圈和/或标准磁线圈 产生所施加的磁场。可以通过增加磁路的线圈中的电流由磁路将引入到亚稳 简并费密电子气中的声子或热波转换为电磁能，可以利用电磁能来驱动与其 串联或并联耦合的电负载。

本发明提出一种能量存储配置，该能量存储配置利用在具有下面性能的 基础材料诸如锂中形成的亚稳简并费密电子气。基础材料在系统的操作压力 下必须是金属性的。基础材料必须是足够可压缩的，使得可以在其中形成亚 稳的低密度区域或气泡。基础材料必须具有当该基础材料被冷却和/或受到磁 场时，能够避免由预压缩引起的裂纹(fissures)和/或片层(plating)的形成， 或使裂纹和/或片层的形成有限/缓和的性能。该基础材料在系统的低温运行 温度下必须遵循费密统计学，费密统计学是简并电子气的结果。

锂是优选的基础材料。其它可能合适的基础材料包括氢和钠，但是压缩 氢必须比压缩锂程度高大约100倍以获得金属态，而由于钠电子的壳层，钠 不如锂可压缩。

本发明具体地在基础材料的低温冷却之前提供基础材料的预压缩。在锂 的情形下，未压缩锂的低温冷却使它从BCC(体心立方)晶体结构状态转变 为9R/六方晶晶体结构状态，同时由于这两种结构状态之间的尺寸差别而形 成“裂纹(fissures)”。为了避免这种现象，本发明预压缩锂以提供以后要 产生的亚稳气泡体积的余量。预压缩锂使得一旦形成亚稳气泡，大部分锂将 处于9R/六方晶晶体结构。在9R/六方晶结构状态下，锂仍然很有压缩力。 注意，锂仍然由不同结构状态的多晶混合物构成。依照本发明教导的锂的预 压缩基本上避免了或限制了锂随后产生裂纹。

此外，预压缩不仅防止锂基础材料随着冷却而形成裂纹，而且防止或可 能限制Condon/de Haas-Van Alpen片层(plating)的发生。“Statistical Physics”，第3版，第2部分，作者：Landau和Lifshitz，和“Course ofTheoretical Physics”，第9卷，作者：E.M.Lifshitz和L.P.Pitaevskii，§63，第266页， 讨论了“...样品是平板，磁场与其垂直，主体分成具有不同感应值的交替层 (抗磁磁畴)”。

本发明的能量存储配置还可以用于致冷，在该模式下通过亚稳简并费密 电子气的进一步压缩和/或通过磁场的增加来压缩亚稳简并费密电子气，热能 可以被吸收。