[发明专利]热能设备及相关方法

说明书

本申请公开了热能设备及相关方法。一种能量收集设备，可以包括热电装置、耦接至热电装置的热交换器、热容物质容纳器和热容物质生成装置。热容物质生成装置可以被配置为生成待容纳在热容物质容纳器中的热容流体。电能储存装置可以电连接至热电装置以储存由热电装置生成的电力。

技术领域

本公开涉及用于储存热能的系统和方法。更具体地，所公开的实施方式涉及使用与热容物质相关联的温度梯度。

背景技术

从诸如阳光和风等环境源收集能量是快速发展的研究领域。电力技术正在向越来越遥远的地方扩展，而不需要燃料供应的便携式电源是该基础设施的重要部分。例如，太阳能电池阵列用于为在火星上使用的设备供电。然而，太阳能电池阵列必须精确布置，并且易受火星上常见的磨蚀性沙尘暴或静电粘附灰尘的简单堵塞的破坏。

将热能转换成电能的热电发电机是一种很有前途的能量收集工具。在典型的发电机中，包括n掺杂半导体和p掺杂半导体的电路跨热梯度布置。热量跨每个半导体移动，并将多数电荷载流子的浓度朝冷却器侧重新分配，根据塞贝克效应生成电动势，从而在电路中生成电流。

通常使用热电发电机从诸如车辆发动机等源重新捕获废热能。在此类应用中，热梯度具有恒定的方向。也可以使用波动的热梯度，因为电流可以在任一方向上流过发电机的电路。此外，使用热容物质允许通过产生所需梯度从具有波动温度的环境中收集能量。从环境温度循环中获取能量以在远程位置提供电力是有前景的，但需要运输热容物质。有效的相变热容物质(诸如水)会是致密且重的，因此运输困难和/或成本高。

发明内容

本公开提供了与能量收集相关的系统、设备和方法。在一些实施方式中，一种能量收集设备可以包括热电装置、耦接至热电装置的热交换器、热容物质容纳器和热容物质生成装置。热容物质生成装置可以被配置为生成待容纳在热容物质容纳器中的热容流体。电能储存装置可以电连接至热电装置以储存由热电装置生成的电力。在一些实施方式中，热容物质生成装置可以使用环境空气来合成热容流体。在一些实施方式中，热容流体可以被调制成在选定环境的选定中间温度下相变。

在本公开的各种实施方式中可以独立实现特征、功能、以及优点或者可以结合一些其他实施方式实现特征、功能、以及优点，并且参考下列描述和附图可以理解本公开的进一步细节。

附图说明

图1是根据本公开的方面的说明性能量收集器的等距视图，其用于收集火星上的热能和太阳能。

图2是经历温度波动的图1的能量收集器的部件的示意图。

图3是图1的能量收集器的示意图。

图4是图1的能量收集器的合成模块的示意图。

图5是另一说明性能量收集器的示意图。

图6是图5的能量收集器的合成模块的示意图。

图7是描绘收集能量的说明性方法的步骤的流程图。

图8是描绘生成热容的说明性方法的步骤的流程图。

图9是描绘在遥远行星上建立能量收集站的说明性方法的步骤的流程图。

具体实施方式