BR112021004627A2 - dispositivo para conversão de energia de um fluido em energia elétrica; método de conversão de energia de um fluido pressurizado em energia elétrica; sistema para conversão de energia de um fluido em energia elétrica e dispositivo, sistema ou método - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA; MÉTODO DE CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO PRESSURIZADO EM ENERGIA ELÉTRICA; SISTEMA PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA E DISPOSITIVO, SISTEMA OU MÉTODO. Revela-se um dispositivo para conversão de energia de um fluido em energia elétrica. O dispositivo compreende um recipiente de pressão com uma porta de entrada para um fluido. Um par de eletrodos coletores de carga é distanciado entre si ao longo de uma direção de coleta e disposto dentro do recipiente de pressão. Um gerador de campo elétrico é configurado para gerar um campo elétrico no recipiente de pressão ao longo de uma direção de campo para separar as espécies carregadas no fluido. Outros dispositivos revelados proveem um retardo de fluxo de corrente para encorajar o acúmulo de carga ou iluminação com radiação eletromagnética. Ainda outros dispositivos são disposto para fluxo de fluido em vez de pressão. Também revela-se um sistema compreendendo quaisquer dos dispositivos revelados e métodos relacionados. A revelação pode encontrar aplicação, por exemplo, em prover uma fonte de energia para um veículo elétrico.

Description

DISPOSITIVO PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA; MÉTODO DE CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO PRESSURIZADO EM ENERGIA ELÉTRICA; SISTEMA PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA E DISPOSITIVO, SISTEMA OU MÉTODO

[001] Essa revelação se refere ao armazenamento e conversão de energia, especificamente conversão de energia na forma de energia cinética ou potencial em um fluido, por exemplo, um gás, em energia elétrica.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A maioria das soluções de armazenamento de energia em uma escala portátil envolve o armazenamento de energia na forma química em uma bateria ou célula de combustível para converter a energia armazenada em energia elétrica no momento em que é necessária. Muitas pesquisas ativas são realizadas para se desenvolver e melhorar as baterias e células de combustível para abordar problemas, como ciclo limitado de vida das baterias e segurança do uso de células de combustível.

[003] Também conhece-se o armazenamento de energia na forma de energia potencial (pressão) em um gás ou líquido. Por exemplo, sabe-se usar a eletricidade durante momento de baixa demanda para bombear água para um potencial mais alto e permitir que a água bombeada caia através de uma turbina de geração de eletricidade durante momentos de alta demanda. Do mesmo modo, também conhece-se o armazenamento de energia em um gás a pressão constante (por exemplo, armazenamento submarino) ou volume constante (por exemplo, armazenamento subterrâneo). No entanto, essas formas de armazenamento de energia exigem instalações em larga escada e disposições complexas, inclusive turbinas e máquinas elétricas para converter a energia armazenada em energia elétrica.

[004] Há a necessidade contínua por formas aperfeiçoadas ou alternativas de armazenamento de energia, em particular, embora não exclusivamente, em uma escala que seja portátil, por exemplo, para que possam ser instaladas em um veículo elétrico.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] Em um primeiro aspecto, um dispositivo para conversão de energia de um fluido em energia elétrica compreende uma câmara de fluxo com uma porta de entrada para um fluido e uma porta de escape para o fluido. Um par de eletrodos coletores de carga é distanciado entre si ao longo de uma direção de coleta e disposto dentro da câmara de fluxo. Um gerador de campo elétrico é configurado para gerar um campo elétrico na câmara de fluxo ao longo de uma direção de campo para separar as espécies carregadas no fluido. Uma trajetória de vazão do fluido entre a porta de entrada e a porta de escape possui uma direção de fluxo com um componente ao longo da direção de coleta e um componente ao longo da direção de campo.

[006] Uma primeira das espécies carregadas positivas e negativas separada pelo campo elétrico é tendenciada pelo campo elétrico a se mover geralmente na mesma direção do fluxo de fluido como resultado da separação de carga, e uma segunda das espécies carregadas positivas e negativas é tendenciada pelo campo elétrico a se mover geralmente em uma direção oposta à direção do fluxo de fluido (isto é, resultando, respectivamente, em um produto escalar positivo e negativo entre as direções de movimento induzido pelo campo e a direção de fluxo). Como o fluxo pode afetar diferentemente as espécies carregadas, uma separação adicional de carga em adição àquela causada pelo campo elétrico resulta entre os eletrodos de coleção, convertendo assim a energia cinética do fluxo de fluido (resultante, por exemplo, da energia potencial de uma pressão em recipiente de fluido pressurizado) em energia elétrica que pode ser dissipada em uma carga. No caso de um gás ionizado ou demais fluidos que possuam diferentes mobilidades de espécies carregadas, uma das espécies carregadas pode ser mais influenciada pelo fluxo de fluido (por exemplo, íons do gás) que a outra (por exemplo, elétrons). Como resultado, as espécies mais susceptíveis ao fluxo podem deixar preferencialmente a câmara de fluxo através do escape, enquanto as outras espécies podem ser preferencialmente capturadas por seus eletrodos de captura correspondentes, aumentando, portanto, a diferença potencial entre os eletrodos de captura e provendo energia elétrica associada à carga em excesso.

[007] Será reconhecido que onde as teorias de operação são descritas nessa revelação, são apresentadas para fins de ilustração e não limitação do escopo da revelação.

[008] Em algumas realizações, o campo e direção de fluxos podem ser substancialmente paralelos, como pode ser as direções de coleta e de fluxo. vantajosamente, isso pode maximizar o efeito do fluxo de fluido, embora esteja presente um efeito, contanto que haja um produto escalar diferente de zero entre a direção de fluxo e o campo e/ou direção de coleta. Em algumas realizações, um ângulo entre as direções de campo e de fluxo e/ou um ângulo entre a direção de coleta e de fluxo pode estar entre –n e n graus ou entre 180-n e 180+n graus, em que n é menor que 45 graus, por exemplo, menos de 30, 20 ou 10 graus. Em algumas realizações, n pode ser menos de 5 graus. Em algumas realizações, as direções de campo e coleta podem ser substancialmente paralelas. Em algumas realizações, a trajetória de vazão atravessa um ou ambos os eletrodos coletores de carga. Por exemplo, os eletrodos coletores de carga podem ser eletrodos de malha. Os eletrodos de coleção de carga podem ser centrados em um eixo que coincide com pelo menos uma porção da trajetória de vazão.

[009] Em um segundo aspecto, um dispositivo para conversão de energia de um fluido em energia elétrica compreende um recipiente de pressão com uma porta de entrada para um fluido. Um par de eletrodos coletores de carga é distanciado entre si ao longo de uma direção de coleta e disposto dentro da câmara de fluxo. Um gerador de campo elétrico é configurado para gerar um campo elétrico na câmara de fluxo ao longo de uma direção de campo para separar espécies carregadas no fluido. Iguala o primeiro aspecto, esse aspecto converte energia cinética (na forma de movimento aleatório de partícula no fluido pressurizado) em energia elétrica.

[0010] Em algumas realizações, o recipiente de pressão pode ter uma porta de escape configurada para restringir o fluxo através da porta de escape a menos de 0,1 mL/minuto para 10 bar de pressão aplicada à porta de entrada, por exemplo, de um gás inerte como néon.

[0011] Em algumas realizações de quaisquer dos aspectos acima, o dispositivo pode compreender uma fonte de radiação eletromagnética, por exemplo, uma fonte de luz UV, para irradiar um fluido pressurizado e/ou os eletrodos coletores dentro do recipiente de pressão. A fonte de radiação eletromagnética pode ser configurada para gerar radiação eletromagnética em uma faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM. Na prática, o(s) comprimento(s) de onda usado(s) pode(m) depender do material dos eletrodos coletores, por exemplo, aproximadamente 275 nm, ou em uma faixa de 120 nm to 275 nm inclusive, para eletrodos de tungstênio.

[0012] Em algumas realizações de quaisquer dos aspectos acima, o dispositivo pode compreender uma disposição de retardo de corrente para retardo de fluxo de corrente do eletrodo de coleta até uma quantidade de carga ter se acumulado no eletrodo de coleta. A disposição de retardo de corrente pode compreender um recipiente de pressão adicional vedado em torno de uma porção do eletrodo de coleta que se projeta para fora da pressão e um eletrodo adicional disposto no recipiente de pressão adicional, em que as respectivas extremidades livres do eletrodo de coleta e do eletrodo adicional definem um centelhador entre estes. A disposição de retardo de correntes pode compreender ainda interruptor temporizado, um relé de retardo de tensão ou corrente, um diodo e similares.

[0013] Em um terceiro aspecto, a trajetória de vazão pode ser qualquer trajetória de vazão adequada, em vez daquela descrita acima, e o dispositivo compreende: • uma fonte de radiação eletromagnética para irradiação de um fluido pressurizado e/ou dos eletrodos coletores dentro do recipiente de pressão, preferencialmente em que a fonte de radiação eletromagnética é configurada para gerar radiação eletromagnética em uma faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM; e/ou • uma disposição de retardo de corrente para retardar o fluxo de corrente do eletrodo de coleta até uma quantidade de carga ter se acumulado no eletrodo de coleta, preferencialmente em que a disposição de retardo de corrente compreende um recipiente de pressão adicional vedado em torno de uma porção do eletrodo de coleta que se projeta para fora da pressão e um eletrodo adicional disposto no recipiente de pressão adicional, em que as respectivas extremidades livres do eletrodo de coleta e do eletrodo adicional definem um centelhador entre estes.

[0014] Em algumas realizações de quaisquer dos aspectos acima, o campo elétrico é um campo elétrico ionizante para ionizar o fluido. o fluido pode ser um gás, como ar, argônio ou néon, e a ionização do fluido pode compreender a geração de um plasma e/ou descarga elétrica, por exemplo, uma descarga escura ou descarga de corona na câmara de fluxo. Nessas realizações, uma das espécies carregadas são elétrons removidos das moléculas de gás e as demais espécies carregadas são os íons de gás carregados positivamente. Em particular, o fluxo de fluido pode afetar os íons carregados mais do que os elétrons livres, de modo que os íons carregados mais diferencialmente que os elétrons deixam a câmara de fluxo por meio do fluxo de fluido, aumentando assim a separação de carga e, portanto, o potencial elétrico entre os eletrodos coletores. Em outras realizações, o fluido pode ser um líquido, por exemplo, com íons carregados positiva e negativamente na solução.

[0015] O gerador de campo elétrico pode ser configurado para gerar um campo elétrico contínuo ou campo elétrico variável em tempo, por exemplo, gerando um campo elétrico pulsado com uma intensidade de campo que varia em tempo como uma sequência de pulsos. Em algumas realizações, o gerador de campo elétrico compreende um par de eletrodos geradores de campo distanciado ao longo da direção de campo e disposto em ambos os lados da câmara de fluxo. Os eletrodos geradores de campo, em algumas realizações, podem ser providos pelos eletrodos geradores de carga. Em outras realizações, os eletrodos geradores de campo podem se separar dos eletrodos coletores de carga e podem ser eletricamente isolados da câmara de fluxo.

[0016] Os eletrodos geradores de campo que podem ser acionados por qualquer fonte de tensão disponível, por exemplo, qualquer fornecimento de alta tensão (HV), por exemplo, compreendendo uma bateria como fonte de alimentação. Uma fonte de tensão disponível pode compreender adicional ou alternativamente um capacitor HV. A fonte de tensão pode ser uma fonte de tensão pulsada para prover um gerador de campo elétrico pulsado, que gera uma sequência de pulsos de campo elétrico para separar as cargas.

[0017] Em algumas realizações de quaisquer dos aspectos acima, apenas um único single eletrodo de coleta, em vez de um par de eletrodos de coleção, é disposto na câmara de fluxo ou recipiente de pressão, conforme o caso.

[0018] Em um quarto aspecto, um método de conversão de energia de um fluido em energia elétrica compreende fazer com que o fluido flua através de uma câmara de fluxo ao longo de uma direção de fluxo. O fluido pode ser pressurizado e fazer com que o fluido flua pode causar a conversão da energia potencial no fluido pressurizado em energia cinética do fluido que flui. Um campo elétrico é aplicado ao fluido que flui na câmara de fluxo. O campo elétrico pode ter uma direção de campo com um componente ao longo da direção de fluxo. Como resultado, as espécies positivas e negativas do fluido são separadas ao longo da direção de campo com uma das espécies carregadas positivas e negativas sendo tendenciada a se mover em uma direção com um componente na direção de fluxo e a outra das espécies carregadas positivas e negativas sendo tendenciada a se mover em uma direção com um componente em uma direção oposta à direção de fluxo. Cada uma das espécies carregadas positivas e negativas é coletada em um respectivo coletor de corrente e uma corrente é retirada de um dos coletores de corrente para prover energia elétrica a uma carga.

[0019] Em algumas realizações, o método compreende a detecção de uma quantidade indicativa de energia dissipada pela carga e regulação de uma taxa de fluxo do fluido como uma função da quantidade indicativa de energia dissipada pela carga. Alternativa ou adicionalmente, o método pode compreender o recebimento de uma quantidade indicativa de demanda de energia pela carga e regulação de uma taxa de fluxo do fluido como uma função da quantidade indicativa de demanda de energia pela carga.

[0020] Em um quinto aspecto, um método de conversão de energia de um fluido em energia elétrica compreende fazer com que o fluido mantenha uma pressão em um recipiente de pressão. Um campo elétrico é aplicado ao fluido no recipiente de pressão. Como resultado, as espécies positivas e negativas do fluido são separadas ao longo da direção de campo. Cada uma das espécies carregadas positivas e negativas é coletada em um respectivo coletor de corrente e uma corrente é retirada de um dos coletores de corrente para prover energia elétrica a uma carga.

[0021] Em algumas realizações, a pressão é mantida na presença de um pequeno fluxo de fluido fora do recipiente de pressão a uma taxa de menos de 0,1 mL/minuto.

[0022] Em algumas realizações de quaisquer dos aspectos de método acima, o método pode compreender irradiação do fluido pressurizado e/ou dos eletrodos coletores com radiação eletromagnética enquanto faz com que o fluido pressurizado flua, preferencialmente irradiando o fluido pressurizado com radiação eletromagnética em uma faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM. Em algumas realizações de quaisquer dos aspectos de método acima, o método pode compreender o retardo do fluxo de corrente do(s) coletor(es) de corrente até uma quantidade de carga ter se acumulado nos coletores de corrente, preferencialmente em que o retardo de fluxo de corrente compreende retardar o fluxo de corrente até uma centelha ocorrer em um centelhador entre a extremidade livre do(s) coletor(es) de corrente que se projeta para fora do recipiente de pressão e um respectivo eletrodo de recepção de corrente. Em algumas realizações de quaisquer dos aspectos de método acima, o campo elétrico é aplicado ao pulsar o campo elétrico, por exemplo, pulsar uma tensão aplicada para se obter uma forma de onda de pulsos para a intensidade do campo elétrico.

[0023] Em um sexto aspecto, qualquer trajetória de vazão adequada pode ser usada nos aspectos de método acima e o método pode compreender um ou ambos entre: • irradiação do fluido pressurizado com radiação eletromagnética enquanto faz com que o fluido pressurizado fluxa, preferencialmente irradiando o fluido pressurizado e/ou os eletrodos coletores com radiação eletromagnética em uma faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM. • Retardo de fluxo de corrente do(s) coletor(es) de corrente até uma quantidade de carga ter se acumulado nos coletores de corrente, preferencialmente em que o retardo do fluxo de corrente compreender retardar o fluxo de corrente até uma centelha ocorrer em um centelhador entre a extremidade livre do(s) coletor(es) de corrente que se projeta para fora do recipiente de pressão e um respectivo eletrodo de recepção de corrente.

[0024] Em algumas realizações de quaisquer dos aspectos de método acima, o método compreende a ionização do fluido, por exemplo, um gás, pela aplicação de campo elétrico ao fluido que flui para produzir um fluido ionizado compreendendo as espécies carregadas negativas e positivas. A ionização do fluido pode compreender um ou mais dentre geração de um plasma e causar uma descarga, por exemplo, uma descarga escura ou corona.

[0025] Em um sétimo aspecto, um sistema para conversão de energia de um fluido em energia elétrica compreende quaisquer dos dispositivos, como descrito acima. O sistema compreende ainda um fornecimento de tensão limitada de corrente para gerar o campo elétrico ionizante e uma carga conectada a um dos eletrodos coletores de carga. Em algumas realizações, a carga pode ser conectada àquele eletrodo que está em potencial mais baixo (isto é, a geração de campo combinado e o eletrodo coletor de carga coletado para o terminal negativo do fornecimento ou o eletrodo coletor de carga adjacente ao eletrodo gerador de campo conectado ao terminal negativo do fornecimento), que pode prover, em algumas realizações, eficiência melhorada, por exemplo, onde o fluido é um gás ionizado. Por exemplo, a carga pode ser conectada entre um dos eletrodos coletores de carga e um potencial de aterramento. O outro dos eletrodos coletores de carga pode ser conectado ao potencial de aterramento. Em algumas realizações, a carga pode ser conectada a eletrodos coletores de carga em uma disposição flutuante. A carga pode ser conectada em uma lateral a um eletrodo coletor de carga e na outra lateral ao outro eletrodo. Uma lateral da carga e o eletrodo coletor de carga correspondente podem ser conectados ao aterramento.

[0026] Em algumas realizações, o sistema compreende um conector para conexão da porta de entrada a um contêiner contendo fluido pressurizado. O contêiner pode ser conectado de forma removível ao conector para possibilitar que um contêiner vazio seja substituído por um contêiner novo contendo o fluido pressurizado. O contêiner pode ser instalado no sistema em uma relação fixa com o dispositivo e pode ser recarregável com o fluido pressurizado, por exemplo, por meio de uma porta de recarga.

[0027] Em algumas realizações, o sistema compreende um controlador para regular uma taxa de fluxo do fluido. o controlador pode ser configurado para receber uma quantidade indicativa de energia dissipada pela carga e regular uma taxa de fluxo do fluido como uma função da quantidade indicativa de energia dissipada pela carga. Adicional ou alternativamente, o controlador pode ser configurado para receber uma quantidade indicativa de demanda de energia pela carga e regular uma taxa de fluxo do fluido como uma função da quantidade indicativa de demanda de energia pela carga. A quantidade indicativa de energia dissipada pode ser uma energia dissipada, corrente retirada pela carga, queda de tensão entre a carga ou uma combinação destes. A quantidade indicativa de demanda de energia pode ser uma energia desejada, corrente a ser retirada pela carga, tensão a reduzir entre a carga ou uma combinação destes, demanda de velocidade ou torque caso a carga seja um motor, etc. o controlador pode controlar uma válvula para controlar o fluxo de fluido e parte ou todo o controlador pode ser provido em ou em associação ao contêiner pressurizado de fluido e pode ser removido junto ao contêiner.

[0028] A carga pode ser um motor elétrico, por exemplo, instalado em um veículo elétrico, como um carro elétrico ou híbrido, bicicleta, triciclo, navio, trem ou aeronave. A carga pode compreender uma rede de fornecimento de eletricidade, por exemplo, uma subestação de serviço ou uma rede de fornecimento de eletricidade de uma ou mais unidades comerciais ou residenciais, como uma ou mais casas, apartamento, ou similares.

[0029] Em algumas realizações, o sistema pode permitir que o fluxo de fluido saia do recipiente de pressão a uma taxa de menos de 0,1 mL/minuto, por exemplo, o recipiente de pressão pode ter uma porta de escape configurada (devido a suas dimensões ou por meio de uma válvula ajustável) para restringir o fluxo através da porta de escape a menos de 0,1 mL/minuto para 10 bar de pressão aplicadas à porta de entrada, por exemplo, de um gás inerte como néon.

[0030] Um oitavo aspecto se refere a um veículo elétrico que compreende um dispositivo e/ou sistema, como aqui descrito. Um novo aspecto se refere a uma rede de fornecimento de eletricidade que compreende um dispositivo e/ou sistema, como aqui descritos.

[0031] São revelados outros aspectos e realizações, nos quais a trajetória de vazão do fluido entre a porta de entrada e a porta de escape pode ter uma direção de fluxo com um componente em qualquer direção em relação à direção de coleta e direção de campo, por exemplo, perpendicular a uma ou ambas das primeira e segunda direções, em vez de se limitar a ter uma direção de fluxo com um componente ao longo da direção de coleta e um componente ao longo da direção de campo.

[0032] Em quaisquer dos aspectos e realizações relevantes descritos, o produto escalar da direção de fluxo e da direção de campo podem ser negativos, ou seja, o campo elétrico atua para acelerar as espécies negativamente carregadas, por exemplo, elétrons, geralmente na mesma direção da direção de fluxo de fluido, enquanto o fluxo de fluido neutralizará a ação do campo elétrico para espécies positivas carregadas, por exemplo, o íons positivos de gás. Isso pode prover um efeito maior devido à grande influência do fluxo de fluido sobre o movimento iônico que sobre o movimento de elétrons e o fluxo de fluido, mantendo pelo menos uma fração dos íons positivos de atingir o eletrodo de coleta negativo. Em outras realizações, o produto escalar da direção de fluxo e a direção de campo podem ser positivos e o campo elétrico pode atuar para acelerar as espécies positivas carregadas, por exemplo, íons do gás, geralmente na mesma direção da direção de fluxo de fluido.

[0033] Será compreendido que uma primeira direção geralmente ao longo de uma segunda direção ou com um componente ao longo da segunda direção é equivalente a haver um produto escalar diferente de zero entre os respectivos vetores ao longo da primeira e segunda direções (ou, por abreviação, entre as duas direções), ou que as duas direções não são perpendiculares e, assim, um ângulo entre zero e menos de 90 graus ou entre mais de 90 graus e 180 graus entre elas (ou, dependendo do sentido no qual o ângulo é medido, entre 180 graus e menos de 270 graus ou entre mais de 270 graus e 360 graus).

[0034] O fluido pode ser um gás, por exemplo, ar, argônio ou néon. Vantajosamente, argônio ou néon são quimicamente inertes e seus íons carregados podem seguramente ser liberados à atmosfera. O mesmo se aplica a outros gases inertes, que podem ser usados em outras realizações. As realizações que usam gases não inertes, como ar contendo oxigênio e nitrogênio, podem compreender o uso de um dispositivo de captura que captura e/ou descarrega íons no fluido que deixa a porta de escape para evitar a mistura de gases tóxicos na atmosfera. Obviamente, será reconhecido que as demais realizações, por exemplo, aquelas que usam gases inertes, também podem compreender o uso desse dispositivo de captura.

[0035] Em quaisquer das realizações descritas acima, o dispositivo ou sistema pode ser configurado para limitar as taxas de vazão que entram e/ou saem da câmara de fluxo ou recipiente de pressão a menos de 0,1 mL/minuto, por exemplo, menos de 9x10-2 mL/minuto, menos de 8x10-2 mL/minuto ou menos de 7x10-2 mL/minuto, ou pode ser, de modo mais geral, configurado para fazer com que o fluido flua através do recipiente de pressão ou câmara de fluxo a uma taxa de vazão diferente de 0,1 mL/minuto, por exemplo, 9x10-2 mL/minuto, 8x10-2 mL/minuto ou 7x10-2 mL/minuto, bem como uma taxa de vazão superior a 0,1 mL/minuto, por exemplo, 0,5 mL/minuto ou maior, 1 mL/minuto ou maior, 0,05 L/minuto ou maior, 0,1 mL/minuto ou maior ou 0,2 mL/minuto ou maior. Igualmente o dispositivo e/ou sistema pode ser configurado para operar em pressão específica, por exemplo, uma pressão diferente de 10 bar, como mais de 10 bar, por exemplo, 11 bar ou mais ou 12 bar. A pressão pode ser de menos de 10 bar, por exemplo, 9 bar ou menos, 8 bar ou menos, 7, 6 ou 5 bar ou menos e em quaisquer desses casos, a pressão pode ser superior a 1 bar, superior a 2 bar, superior a 3 bar ou superior a 4 bar. Em algumas realizações, a taxa de vazão é substancialmente zero. Por exemplo, em algumas realizações, a porta de entrada é a única via de comunicação fluídica para e a partir do recipiente de pressão. Será reconhecido que as realizações correspondentes de método podem operar de forma adequada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0036] As realizações são agora descritas por meio de exemplo e ilustração em referência aos desenhos anexos, nos quais os numerais de referência similares referem-se a elementos semelhantes e nos quais:

[0037] A Figura 1 ilustra uma realização de um sistema de armazenamento e conversão de energia usando fluxo de fluido;

[0038] A Figura 2 ilustra uma realização alternativa de um sistema de armazenamento e conversão de energia;

[0039] A Figura 3 ilustra um veículo elétrico que inclui o sistema das Figuras 1 ou 2;

[0040] A Figura 4 ilustra um método de conversão de energia de fluido em energia elétrica;

[0041] A Figura 5 ilustra uma realização adicional de um sistema de armazenamento e conversão de energia;

[0042] A Figura 6 ilustra um diagrama de circuito simplificado da realização adicional;

[0043] As Figuras 7 a 10 ilustram ainda realizações adicionais de um sistema de armazenamento e conversão de energia.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS REALIZAÇÕES

[0044] Em referência à Figura 1, um sistema 2 para conversão de energia armazenada em um contêiner de fluido comprimido compreende um dispositivo de conversão de energia 4 conectado a um reservatório 6 de contêiner de fluido comprimido, por exemplo, um contêiner de fluido comprimido contêiner. O fluido é, em algumas realizações, um gás, por exemplo, um gás inerte como argônio ou néon. Uma câmara de fluxo 8 compreende uma porta de entrada de fluido 10 conectado ao reservatório 6 por um conduto 12 em uma extremidade e uma porta de escape de fluido 14 em outra extremidade oposta. Os respectivos eletrodos de malha de coleta de corrente 15 são providos em cada extremidade, de modo que o fluxo de fluido de / através das portas de entrada e de escape 10, 14 flui através dos eletrodos de malha. Em algumas realizações, as portas se estendem através ou são niveladas com seu respectivo eletrodo 15. Em algumas realizações, outras geometrias de eletrodo podem ser empregadas, por exemplo, um eletrodo de anel em torno da respectiva porta ou disposto adjacente a ela, um eletrodo de ponto disposto adjacente à sua respectiva porta, etc. Os eletrodos 15 podem ser configurado do mesmo modo ou podem ser cada um diferente do outro com qualquer combinação das geometrias reveladas ou demais.

[0045] Um par de eletrodos geradores de campo 16 é distanciado da câmara de fluxo 8 entre, com cada eletrodo adjacente a uma respectiva porta de entrada e de escape 10,

14. Um material dielétrico 18 é disposto entre cada eletrodo gerador de campo 16 e uma extremidade adjacente da câmara de fluxo 8. Em algumas realizações, o material dielétrico 18 é um sólido, em outras realizações é ar ou qualquer outro dielétrico adequado. Assim, os eletrodos geradores de campo 16 são eletricamente isolados da câmara de fluxo 8. Em algumas realizações, o conduto 12 conecta-se à câmara de fluxo 8 através do material dielétrico 18 e/ou um conduto de escape 20 é conectado à porta de escape 14 através do material dielétrico 18. O conduto de escape 20 é, em algumas realizações, conectado de forma fluídica à atmosfera ao redor, direta ou indiretamente através de uma armadilha de íons de escape.

[0046] Uma alimentação de alta tensão e corrente limitada 22 é conectada aos eletrodos geradores de campo 16 para gerar um campo elétrico de intensidade suficiente dentro da câmara de fluxo 8 para separar espécies carregadas no fluido. Em algumas realizações, o campo é de intensidade suficiente para ionizar o fluido. Por exemplo, a diferença potencial aplicada entre os eletrodos geradores de campo pela alimentação pode ser tal que gere uma intensidade de campo de 6000 V/cm ou maior para ionizar o argônio como o fluido que flui. Exige-se uma intensidade de campo menor para alguns fluidos, como néon (600 V/cm), enquanto uma intensidade de campo maior seria necessária para outros fluidos, por exemplo, ar (30 kV/cm). A alimentação 22 é alimentada a partir de uma fonte 24 de energia elétrica, por exemplo uma fonte CC, como uma bateria, por exemplo, uma bateria de 12V. Em algumas realizações, a alimentação 22 é configurada para limitar a corrente de modo a retirar menos de 2A da bateria (ou outra fonte de corrente de entrada) em algumas realizações. Em algumas realizações, a corrente no circuito conectado à alimentação (corrente de saída) também pode ser limitada, por exemplo, a menos de 2A. Em algumas realizações, verificou-se que a corrente de saída era limitada pela corrente de ruptura quando a câmara 8 está preenchida com ar e ocorre uma centelha, o que, em algumas realizações, descobriu-se estar na faixa em torno de 50 a 100 mA. Em algumas realizações, a tensão de entrada para a fonte pode variar, por exemplo, entre 9 e 12V. Em algumas realizações, a alimentação 22 e a fonte 24 são substituídas por um capacitor de alta tensão anteriormente carregado por qualquer fonte adequada.

[0047] Um conversor rebaixador 26, em algumas realizações, é conectado a um de menor potencial, em outras ao de maior potencial (como ilustrado) dos eletrodos coletores de carga 15 para reduzir a diferença potencial entre os eletrodos 6 a uma tensão de trabalho necessária para uma carga 28 conectada ao conversor rebaixador 26 a fim de retirar a corrente do conversor rebaixador 26 e, portanto, do dispositivo 4. A carga 28 é conectada entre o eletrodo coletor de carga 15 em questão e, em algumas realizações, uma lateral da carga e eletrodo coletor de corrente correspondente é conectada ao aterramento. Em outras realizações, a carga 28 é conectada entre os eletrodos coletores de carga 15 em uma disposição flutuante. Em algumas realizações, a carga 28 é conectada entre o aterramento e um da carga e outro dos eletrodos coletores de carga também é conectado ao aterramento.

[0048] Em algumas realizações específicas, os eletrodos coletores de carga 15 apresentam uma área de 1 cm2 e são distanciados 1,6 cm, com os eletrodos geradores de campo tendo uma área de 5 cm2 e distanciados 7 cm. A câmara de fluxo possui um comprimento de 7 cm e um volume interno de 34 cm3, com a taxa de vazão a 0,1 mL/minuto (1,7x10-3 mL/s) pela resistência de fluxo dos condutos e portas 10, 12, 14, 20 e, em particular, por uma resistência hidrodinâmica transversal de fluxo relativamente pequeno/relativamente elevado da porta de escape 14, para uma pressão no reservatório de 10 bar.

[0049] Em referência à Figura 2, em algumas realizações, agora descrito em referência a numerais de referência similares para elementos semelhantes, o dispositivo 4 é disposto do mesmo modo ao dispositivo 4 descrito acima em referência à Figura 1, mas com o campo e eletrodos de coleção 15, 16 substituídos por campo e eletrodos de coleção 17 combinados dispostos dentro da câmara de fluxo 8 nas respectivas extremidades da câmara de fluxo 8 e conectados à alimentação 22. Em algumas realizações específicas, os eletrodos 17 são configurados como um eletrodo tubular, com cada eletrodo tendo seu eixo alinhado ao longo de uma direção comum. Em algumas realizações, as portas de entrada e de escape 10, 14 são dispostas em uma lateral de um dos respectivos eletrodos 17. Em algumas realizações, a alimentação 22 é configurada para impedir ou limitar fortemente a corrente correspondente a elétrons que fluem para um terminal positivo da alimentação 22, por exemplo, por meio de um diodo associado ao terminal positivo da alimentação 22.

[0050] O campo e eletrodos de coleção 17 combinados são conectados aos respectivo terminais da alimentação 22. O conversor rebaixador 26 é conectado a um dos eletrodos 17 e paralelo à alimentação 22 (que limita ou bloqueia os fluxos de corrente daquele eletrodo 17 de volta à alimentação, como descrito acima) e a carga 28 é conectada ao conversor rebaixador 26. Especificamente, o conversor rebaixador 26 e a carga 28 são conectados entre os eletrodos

17. Em algumas realizações, uma lateral da carga e um dos eletrodos 17 são conectados ao aterramento. Em algumas realizações, a carga é conectada entre um dos eletrodos 17 (por exemplo, o menor potencial) e aterramento, com o outro dos eletrodos 17 conectado ao aterramento para concluir o circuito.

[0051] Em referência à Figura 3, um veículo elétrico 30, por exemplo, um carro elétrico, incorpora o reservatório 6 conectado a um dispositivo de conversão de energia 4, como descrito acima. O dispositivo de conversão de energia 4 é conectado à alimentação 22 e à carga 28, como descrito acima. A carga 28 é um motor elétrico acoplado a um trem de acionamento 32 do veículo para ocasionar movimento do veículo, por exemplo, rodas motoras do veículo. Em algumas realizações, a energia armazenada no fluido pressurizado 6 no reservatório é a única fonte de energia para causar locomoção do veículo. O reservatório 6 é, em algumas realizações, conectado de forma removível ao dispositivo 4 e pode ser trocado por um reservatório cheio, quando esvaziado. Em outras realizações, o reservatório 6, quer removível/trocável ou não, pode ser reenchido com fluido pressurizado através de uma porta de recarga no veículo elétrico 30.

[0052] Um controlador 33 recebe as entradas de um ou mais dentre uma interface condutora de veículo (por exemplo, velocidade ou torque sob demanda), a carga/motor 28 (por exemplo, demanda de corrente, corrente real) e o reservatório 6 (por exemplo, pressão no reservatório, conforme medido pelos sensores de pressão e/ou fluxo associados ao reservatório) e controla a alimentação 22, especificamente a tensão entre os eletrodos 16 ou 17, conforme o caso, e uma válvula (não mostrada) que regula o fluxo do fluido do reservatório 6 até o dispositivo 4. O controlador 33, em conformidade com as realizações específicas, controla a tensão aplicada e o fluxo com base em uma lei de controle adequada, por exemplo, usando retroalimentação negativa para regular corrente, flux, saída de torque ou velocidade do motor. Por exemplo, a intensidade de campo (isto é, tensão aplicada aos eletrodos 15/17) pode ser controlada com base em uma demanda de energia, com a intensidade de campo sendo elevada com a demanda de energia. Será reconhecido que um controlador adequado que implementa uma lei de controle adequada é, em algumas realizações, incorporado como descrito em referência à Figura 3 nas realizações das Figuras 1 e 2, isto é, independente da aplicação específica. Obviamente, será reconhecido que a lei de controle específico implementada, e as quantidades detectadas ou recebidas e controladas variarão de uma aplicação para a próxima.

[0053] Em referência à Figura 4, descreve-se agora um método de operação do sistema de armazenamento e conversão de energia. O fluxo de fluido do reservatório 6 para o dispositivo 4 é causado na etapa 34 e na etapa 36 um campo elétrico é aplicado aos eletrodos 16/17 para separar as espécies carregadas no fluido. Em algumas realizações, não há ou substancialmente nenhum fluxo de fluido e acredita-se que energia cinética seja provida principalmente pelo movimento térmico devido à pressão e, nessas realizações (descritas mais abaixo), aplica-se pressão à câmara 8 ao enchê-la com o fluido sob pressão com um escape fechado ou nenhum escape presente e mantando a câmara 8 conectada a uma fonte de fluido pressurizado, por exemplo, o reservatório 6, ou isolando a câmara do reservatório. Nas realizações nas quais o fluido é um gás, esse é ionizado pelo campo elétrico. Por exemplo, em algumas realizações, o campo elétrico causa uma descarga escura ou de corona no gás. Em algumas realizações, o fluido é feito fluir ao longo da direção do campo elétrico, dependendo da geometria do dispositivo 4. Na etapa 38, as espécies carregadas (tanto inerentes no fluido quanto geradas pela ionização, por exemplo, íons e elétrons do gás) são coletadas pelos eletrodos de coleção 16. As espécies carregadas podem ser afetadas de forma diferencial pelo fluxo de fluido devido, por exemplo, à mobilidade de cada espécie e/ou às disposições de eletrodos em relação ao fluxo. Como resultado, uma das espécies carregadas pode deixar preferencialmente o dispositivo 4 através da porta de escape 20 e outra das espécies carregadas pode ser preferencialmente coletada por um eletrodo correspondente 15 /17, conforme o caso. Como resultado, devido ao fluxo de fluido, a diferença potencial entre os eletrodos 15/17 pode ser elevada além daquele que seria de outro modo e a carga excedente pode ser retirada como corrente pela carga 28 para realizar o trabalho elétrico na etapa 40.

[0054] Conforme descrito acima, um ou ambos dentre o fluxo de fluido na etapa 34 (por exemplo, por meio de uma válvula) ou campo elétrico aplicado na etapa 36 (por exemplo, por meio de uma configuração de tensão para a alimentação 22) podem ser controlados com base em um ou mais parâmetros detectados ou recebidos, em algumas realizações. Um parâmetro detectado pode ser indicativo de energia dissipada pela carga e um parâmetro recebido pode ser indicativo de demanda de energia pela carga. O controle pode ser baseado ainda nos parâmetros detectados como a pressão no reservatório 6. Além disso, a tensão pela alimentação 22 é controlada, por exemplo, como descrito acima, com base na demanda de energia, para prover uma intensidade de campo suficiente para ionizar o fluido no caso de as realizações nas quais o fluido é um gás e para o dispositivo 4 poder fornecer a energia demandada. A tensão pode, em algumas realizações, variar com o tempo. Por exemplo, em algumas realizações, uma tensão mais elevada é inicialmente provida pela alimentação 22 até ocorrer descarga no gás e/ou um plasma é gerado e a tensão é então reduzida a um nível menor suficiente para manter a descarga ou plasma. O controle da intensidade de campo pode ser baseado na retroalimentação, um protocolo de tempo ou ambos para se atingir uso eficiente do fluido e atender às demandas de energia.

[0055] A taxa de vazão pode ser controlada para ser substancialmente constante na extensão atingível, por exemplo, conforme a pressão dentro do reservatório 6 varia e/ou com base na demanda ou energia real dissipada na carga (ou uma medida relacionada – vide abaixo). O controlador pode, em algumas realizações, responder à demanda de energia/energia dissipada ao aumentar a taxa de vazão e/ou fornecer tensão. Em adição ou alternativamente, em algumas realizações, o controlador controla a pressão dentro da câmara de fluxo 8, por exemplo, em resposta a um sinal de um sensor de pressão dentro da câmara de fluxo 8. A taxa de vazão e/ou pressão pode ser controlada ao controlar a resistência de fluxo do conduto e porta de entrada 12, 10, por um lado, e/ou a resistência de fluxo do conduto e porta de escape 14, 20, por outro lado. Por exemplo, em algumas realizações, uma válvula de estrangulamento pode ser provida em um ou ambos os condutos 12, 14 e/ou as portas 10, 20 podem ter uma abertura variável. Em algumas realizações, a válvula de estrangulamento e/ou abertura variável, conforme o caso, estão sob o controle do controlador, por exemplo, para controlar a taxa de vazão e/ou pressão, como descrito acima.

[0056] Será reconhecido que os aspectos de controle descritos são aplicáveis a todas as realizações descritas, inclusive aqueles descritos acima em referência às Figuras 1, 2 ou 3, bem como outras realizações relativas aos fluidos que fluem abaixo.

[0057] Em algumas realizações, a direção de fluxo e a direção de campo podem apontar geralmente para direções opostas (isto é, ter um produto escalar negativo). Nessas realizações, as espécies positivas carregadas são tendenciadas a se mover em diferentes direções pelo campo elétrico e pelo fluxo. No caso de um gás ionizado como fluido de trabalho, isso significa que os íons positivos no gás são, na verdade, soprados para longe de seu eletrodo de captura correspondente 16/17 pelo fluxo e pode, assim, ser removido do dispositivo 4 de forma eficaz, enquanto os elétrons de mobilidade maior são menos afetados pelo fluxo de fluido e, em qualquer caso, são tendenciados em direção ao seus respectivo eletrodo de captura 16/17 pelo fluxo de fluido. Em algumas realizações, no entanto, a orientação relativa de fluxo de fluido e campo elétrico pode ser revertida.

[0058] O desempenho da realização específica descrita acima em referência à Figura 1 foi caracterizada por meio de ilustração ao variar a tensão de entrada da alimentação 22 entre 9 e 12 Volt para uma taxa de vazão fixa de 0,1 mL/minuto, uma pressão de reservatório de 10 bar e corrente de alimentação de 2A e duas cargas, que resultaram em uma energia variável dissipada na carga acima de uma tensão de entrada limite. A tensão de saída da alimentação foi pulsada com uma amplitude de tensão máxima de aproximadamente 30 kV na tensão de entrada limite e de aproximadamente 45 kV na tensão de entrada de alimentação máxima de 12V. alguns resultados são apresentados na tabela a seguir: Carga (O hm) Tensão de Energia Energia alimentação dissipada na dissipada na limite (V) tensão limite tensão máxima (W) (W) 10 9,6 6,4 40 4,7 9,7 13,6 340

[0059] Em referência à Figura 5, em algumas realizações do sistema 2, os eletrodos de coleção 10, 14 são hastes de tungstênio, por exemplo, tungstênio toriado, dispostas através da parede da câmara de fluxo 8, por exemplo, uma câmara de quartzo ou uma câmara de vidro/sílica e a parede veda-se em torno dos eletrodos de coleção. Será reconhecido que qualquer material não condutor que possa suportar as pressões e temperaturas envolvidas em cada realização pode ser usado e, do mesmo modo, qualquer material de eletrodo adequado pode ser usado. A entrada 12 e saída 20 são orientadas em relação à câmara 8 para prover fluxo de fluido de forma substancialmente diagonal entre a câmara 8. Apenas a câmara 8 e seus componentes são ilustrados na Figura 5, os componentes restantes são omitidos para clareza e são, em algumas realizações, como descrito acima em referência à Figura 1. Ilustra-se um diagrama do circuito simplificado no qual o dispositivo 4 é representado por uma fonte de tensão com polos positivo e negativo correspondendo aos eletrodos de coleção 10, 14 na Figura 6.

[0060] Em algumas realização, por exemplo, quaisquer das realizações descritas acima, o campo elétrico aplicado é pulsado na etapa 36, ou seja, a tensão de saída da alimentação 22 é pulsada para produzir uma forma de onda pulsada de intensidade de campo elétrico/diferença potencial entre os eletrodos 16 que compreendem uma sequência pulsada. Por exemplo, os pulsos podem ter um formato complexo, como um grande pulso com pulsos menores em cada lateral, com uma largura de pulso de 1 ms e um tempo de ciclo de 4 ms. Será reconhecido que outros formatos de pulso, como um formato de substancialmente de cartola, um formato de sinc, formato de sino ou qualquer outro formato adequado pode ser empregado. Em algumas realizações, adicional ou alternativamente, a câmara 8, por exemplo, em particular os eletrodos coletores, pode ser irradiada com radiação eletromagnética na faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM, por exemplo, luz UV para facilitar a ionização na câmara 8. Nessas realizações, uma fonte de radiação/luz correspondente (não mostrada) é disposta em relação à câmara 8 para irradiar a câmara de forma adequada.

[0061] Usando a realização descrita em referência à Figura 5, um ciclo experimental de um minuto de flux de gás (gás néon) através da câmara 8 com um campo elétrico pulsado aplicado foi executado com os seguintes parâmetros experimentais e resultado: Campo elétrico pulsado aplicado Dif. Valor de Taxa Pressão Tensão Corrente Energia Energia Potencial. Resistor de do gás medida calculada calculada de (kV) (ohms) vazão (Bar) Vrms rms (A) rms (W) entrada (L/m) (V) (W) 50,0 0,10 0,2 10 6,4 64 410 6,0

[0062] A diferença potencial corresponde à diferença potencial pulsada entre os eletrodos 16 e, assim, a saída pulsada na fonte 22 (com uma forma de onda como a descrita no exemplos específico acima e uma amplitude máxima de 50 kv, rms 4kv), a valor do resistor é o valor da carga/resistor de medição ilustrado na Figura 6, em que uma tensão de raiz quadrada média durante o ciclo é medido usando um osciloscópio, com a corrente RMS e os valores de energia calculados com base no valor do resistor de carga. A energia de entrada é a energia alimentada para a alimentação 22 para gerar a diferença potencial. A taxa de vazão (litros por minuto) e pressão de gás se referem à taxa de vazão e pressão do gás dentro da câmara 9. Pode ser observado que a energia RMS calculada dissipada na carga excede a energia de entrada, com a diferença na energia que se acredita ser fornecida pela energia cinética do fluxo do gás ionizado pressurizado.

[0063] Os dados correspondentes para um campo elétrico constante aplicado, com os parâmetros experimentais de outro modo inalterados, são apresentados na tabela a seguir: Campo elétrico constante aplicado Dif. Valor de Taxa Pressão Tensão Corrente Energia Energia Potencial Resistor de do gás medida calculada calculada de (kV) (ohms) vazão (Bar) Vrms rms (A) rms (W) entrada (L/m) (V) (W) 50,0 0,10 0,2 10 2,4 24 58 1,5

[0064] Pode-se observar que uma aplicação pulsada do campo elétrico pode facilitar a melhor extração de energia do fluxo de gás pressurizado com uma razão entre a energia calculada dissipada entre a carga e a energia elétrica de entrada de 68 para um campo pulsado aplicado e 39 para o campo constante aplicado.

[0065] Em referência à Figura 7, em uma variante das realizações acima, apenas um único eletrodo de coleta 14 é disposto dentro da câmara 8 e pode ser conectado a uma carga em uma forma flutuante e conectada à terra.

[0066] Em referência à Figura 8, em algumas variantes aplicáveis a todas as realizações descritas acima e abaixo, provê-se um meio para retardo do início de fluxo de corrente para possibilitar o acúmulo de carga nos eletrodos de coleção 10, 14. Especificamente, em algumas realizações, as extremidades livres 50 dos eletrodos de coleção 10, 14 são anexas a uma respectiva câmara adicional 52 vedada à câmara 8 e preenchida com um gás inerte com baixa tensão de ruptura, por exemplo, néon, através de uma respectiva entrada adicional 54. Um respectivo eletrodo adicional 56, por exemplo, um eletrodo de tungstênio, é disposto de forma vedada através da parede da câmara 32 em justaposição com as extremidades livres 30 para definir um centelhador entre cada extremidade livre 30 e o eletrodo adicional correspondente

56. Os eletrodos adicionais 36 são conectados ao sistema restante 2 (não mostrado) no lugar dos eletrodos de coleção 10, 14.

[0067] Conforme os fluxos de fluido através da câmara 8 são ionizados pelo campo elétrico aplicado, a carga se acumula nos eletrodos de coleção 10, 14 até uma diferença potencial entre os eletrodos de coleção 10,14 exceder a tensão de ruptura do gás inerte nas câmaras adicionais 32 entre o centelhador, ponto no qual ocorre uma descarga e fluxos de corrente através dos eletrodos adicionais 36, contanto que a centelha seja mantida. Dessa forma, será observado que o fluxo de corrente é retardado até a carga suficiente tenha se acumulado nos eletrodos 10,14 para causar uma centelha. Obviamente, será compreendido que qualquer outra forma de retardar o início do fluxo de corrente também pode ser empregada nas realizações relacionadas, por exemplo, usando um relé ou interruptor acionado por tensão, um diodo ou interruptor temporizado no lugar do centelhador.

[0068] Como brevemente mencionado acima, a energia armazenada em um fluido pressurizado pode ser convertida à energia elétrica também por aplicação principal ou exclusiva de pressão a um fluido, como tal. As realizações baseadas em fluxo descritas acima podem ser convertidas em realizações baseadas em pressão pelo bloqueio do escape 20, permanente ou removivelmente, por exemplo, usando uma torneira. Em algumas realizações ilustradas na Figura 9, a câmara 8 é modificada pela remoção total do escape 20, de modo que a câmara 8 esteja em comunicação fluídica apenas através da entra da 12.

[0069] Um ciclo experimental de um minuto de conversão de energia baseada em pressão foi realizado usando a realização das Figuras 5 e 6 com o escape 20 bloqueado e os parâmetros experimentais e resultados apresentados na tabela a seguir para um campo elétrico pulsado (com os mesmo parâmetros descritos acima para o experimento baseado em fluxo). No início do ciclo, a câmara foi preenchida com gás néon a uma pressão de 10 bar e a câmara foi então vedada do fornecimento de gás. Ao longo do ciclo observou-se um declínio na pressão, que acredita-se devido à conversão de energia, já que a pressão foi substancialmente constante ao longo de um período de tempo similar sem retirada de corrente do coletor. Campo elétrico pulsado aplicado

Dif. Valor Pressã Pressã Tensão Corren Energia Ener Potenc de o de o de medida -te calcula -gia ial Resis- gás gás Vrms calcu- da rms de (kV) tor inicia final (V) lada (W) entr (ohms) l (Bar) rms ada (Bar) (A) (W) 50,0 0,10 10 <0,1 6,4 64 360 6,0

[0070] A energia rms calculada é calculada durante todo o ciclo de um minuto e, portanto, é a média da mudança na pressão durante o ciclo.

[0071] Quanto às realizações de fluxo descritas acima, as realizações de pressão podem ser igualmente operadas com um campo aplicado pulsado e constante, com parâmetros experimentais de outro modo inalterados. Os parâmetros experimentais e resultados são apresentados na tabela a seguir. Campo elétrico constante aplicado Dif. Valor Pressã Pressã Tensão Corren Energi Energi Poten- de o de o de medida -te a a de cial Resis- gás gás Vrms calcu- calcu- entrad (kV) tor inicia final (V) lada lada a (ohms) l (Bar) rms rms (W) (Bar) (A) (W) 50,0 0,10 10 <0,1 6,4 64 40 1,5

[0072] Como pode-se observar, uma tendência similar a para os experimentos baseados em fluxo discutidos acima pôde ser observada. Para completude, pode-se observar que a energia de entrada menor se deve a uma fonte de energia diferente usada e menor corrente retirada pela alimentação para manter o campo constante em oposição ao carregamento e descarregamento contínuo dos eletrodos de campo.

[0073] Como descrito acima, qualquer realização baseada em fluxo pode ser convertida em uma realização baseada em pressão pela interrupção do escape 20. Em algumas realizações ilustradas na Figura 9, a câmara 8 é modificada pela remoção total do escape 20, de modo que a câmara 8 esteja em comunicação fluídica apenas através da entrada 12, com outros componentes do dispositivo 4 permanecendo inalterados em algumas realizações. Em algumas outras realizações ilustradas na Figura 10, uma divisória 58, por exemplo, uma janela de quartzo, as divisórias vedando a câmara 8 em duas porções, cada uma compreendendo um dentre os eletrodos de coleção 10, 14 e o escape 20 é conectado como uma entrada adicional 12, de modo que cada porção da câmara 8 tenha uma respectiva entrada 12 conectada a uma fonte do fluido pressurizado e a pressão seja mantida independentemente em cada porção da câmara 8, com os demais componentes do dispositivo 4 permanecendo inalterados em algumas realizações. Em algumas realizações, a câmara é feita como uma peça de trabalho unitária que compreende a parede da câmara e a divisória 58.

[0074] As realizações específicas foram descritas acima por meio de exemplo para ilustrar os aspectos da revelação. Será compreendendo que o escopo da invenção é estabelecido nas reivindicações anexas. Muitas modificações e diferentes combinações de recursos ficarão evidente a um técnico no assunto, por exemplo, conforme estabelecido acima, que encontram-se dentro do escopo das reivindicações. Além disso, será reconhecido que a ordem das etapas das realizações de método pode ser alterada conforme adequado e que parte ou todas as etapas podem, na verdade, ser realizadas em relação total ou parcialmente sobreposta em tempo. Igualmente, os recursos das diversas realizações descritas acima podem ser combinados, conforme adequado. Algumas das realizações são baseadas em fluxo de fluido, enquanto outras são baseadas em uma pressão aplicada, sem ou com fluxo mínimo. Será reconhecido que, como aplicável, qualquer recursos descrito em relação a uma realização baseada em fluxo também é aplicável a quaisquer realizações baseada em pressão, e vice-versa. Onde a presente invenção faz referência a espécies carregadas respectivamente positivas e negativas, casa espécie pode corresponder a um único tipo de entidade (por exemplo, íons e elétrons positivos unicamente carregados) ou cada uma pode compreender subespécies, por exemplo, íons de gás positivamente carregados com diferentes cargas respectivas. As considerações similares aplicam-se às realizações nas quais o líquido é uma solução com íons respectivos na solução.

[0075] Para evitar dúvidas, alguns aspectos e realizações são estabelecidos na lista de itens a seguir:

1. Dispositivo para conversão de energia de um fluido em energia elétrica, o dispositivo caracterizado por compreender: câmara de fluxo com uma porta de entrada para um fluido e uma porta de escape para o fluido; par de eletrodos coletores de carga distanciado entre si ao longo de uma direção de coleta e dissipado dentro da câmara de fluxo; e gerador de campo elétrico configurado para gerar um campo elétrico na câmara de fluxo ao longo de uma direção de campo pra separar espécies carregadas no fluido, em que uma trajetória de vazão para o fluido entre a porta de entrada e a porta de escape apresenta uma direção de fluxo com um componente ao longo da direção de coleta e um componente ao longo da direção de campo.

2. Dispositivo, de acordo com o item 1, caracterizado pelo campo elétrico ser um campo elétrico ionizante para ionizar o fluido.

3. Dispositivo, de acordo com o item 1 ou 2, sendo o gerador de campo elétrico caracterizado por compreender um par de eletrodos geradores de campo distanciado ao longo da direção de campo e disposto em qualquer lateral da câmara de fluxo.

4. Dispositivo, de acordo com o item 3, caracterizado pelos eletrodos geradores de campo serem eletricamente isolados da câmara de fluxo.

5. Dispositivo, de acordo com qualquer item anterior, caracterizado pelas direções de campo e de fluxo serem substancialmente paralelas.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer item anterior, caracterizado pelas direções de coleta e de fluxo serem substancialmente paralelas.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer item anterior, caracterizado pelos eletrodos coletores de carga serem centrados em um eixo coincidente com pelo menos uma porção da trajetória de vazão.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer item anterior, caracterizado pela trajetória de vazão atravessar os eletrodos coletores de carga.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer item anterior, caracterizado pelos eletrodos coletores de carga serem eletrodos de malha.

10. Sistema para conversão de energia cinética de um fluido em energia elétrica, o sistema caracterizado por compreender: dispositivo, conforme listado em qualquer item anterior; fornecimento de tensão limitada de corrente para gerar o campo elétrico ionizante; e carga conectada a um dos eletrodos coletores de carga.

11. Sistema, de acordo com o item 10, caracterizado por compreender um conector para conexão da porta de entrada a um contêiner contendo fluido pressurizado.

12. Sistema, de acordo com o item 11, caracterizado pelo contêiner ser removivelmente conectado ao conector para possibilitar que um contêiner vazio seja substituído por um contêiner novo contendo fluido pressurizado.

13. Sistema, de acordo com quaisquer itens 10 a 12, caracterizado por compreender um controlador para regular uma taxa de fluxo do fluido.

14. Sistema, de acordo com o item 13, caracterizado pelo controlador ser configurado para receber uma quantidade indicativa de energia dissipada pela carga e para regular uma taxa de fluxo do fluido como uma função da quantidade indicativa de energia dissipada pela carga.

15. Sistema, de acordo com o item 13 ou 14, caracterizado pelo controlador ser configurado para receber uma quantidade indicativa de demanda de energia pela carga e regular uma taxa de fluxo do fluido como uma função da quantidade indicativa de demanda de energia pela carga.

16. Sistema, de acordo com quaisquer itens 10 a 15, caracterizado pela carga ser um motor elétrico.

17. Sistema, de acordo com o item 16, caracterizado pelo motor elétrico ser instalado em um veículo elétrico, por exemplo, um carro elétrico ou híbrido, bicicleta, triciclo, navio, trem ou aeronave.

18. Sistema, de acordo com quaisquer itens 10 a 15, sendo a carga caracterizada por compreender uma rede de fornecimento de eletricidade, por exemplo, uma subestação de serviço ou uma rede de fornecimento de eletricidade de uma ou mais unidades comerciais ou residenciais.

19. Método de conversão de energia potencial de um fluido pressurizado em energia elétrica, o método caracterizado por compreender: fazer com que o fluido pressurizado flua através de uma câmara de fluxo ao longo de uma direção de fluxo, convertendo assim a energia potencial em energia cinética do fluido que flui; aplicação de um campo elétrico para um fluxo de fluido na câmara de fluxo, o campo elétrico tendo uma direção de campo com um componente ao longo da direção de fluxo, separando assim as espécies positivas e negativas do fluido ao longo da direção de campo com uma das espécies carregadas positivas e negativas sendo tendenciadas a se mover em uma direção com um componente na direção de fluxo e a outra das espécies carregadas positivas e negativas sendo tendenciada a se mover em uma direção com um componente em uma direção oposta à direção de fluxo; coleta de pelo menos uma fração de uma ou cada uma das espécies carregadas positivas e negativas em um respectivo coletor de corrente; e retirada de uma corrente do um dos coletores de corrente para prover energia elétrica a uma carga.

20. Método, de acordo com o item 19, caracterizado por compreender a ionização do fluido pela aplicação do campo elétrico para o fluido que flui produzir um fluido ionizado compreendendo as espécies carregadas negativas e positivas.

21. Método, de acordo com o item 20, sendo a ionização do fluido caracterizada por compreender geração de um plasma.

22. Método, de acordo com o item 20 ou 21, sendo a ionização do fluido caracterizada por compreender a ocorrência de uma descarga, por exemplo, uma descarga escura ou de corona.

23. Método, de acordo com quaisquer itens 19 a 22, o método caracterizado por compreender a detecção de uma quantidade indicativa de energia dissipada pela carga e regulação de uma taxa de fluxo do fluido e/ou como uma função da quantidade indicativa de energia dissipada pela carga.

24. Método, de acordo com quaisquer itens 19 a 23, o método caracterizado por compreender o recebimento de uma quantidade indicativa de demanda de energia pela carga e regulação de uma taxa de fluxo do fluido como uma função da quantidade indicativa de demanda de energia pela carga.

25. Dispositivo, sistema ou método, de acordo com qualquer item anterior, caracterizados pelo produto escalar da direção de fluxo e da direção de campo ser negativo.

26. Dispositivo, sistema ou método, de acordo com quaisquer itens 1 a 24, caracterizados pelo produto escalar da direção de fluxo e da direção de campo ser positivo.

27. Dispositivo, sistema ou método, de acordo com qualquer item anterior, caracterizados pelo fluido ser um gás, por exemplo, ar, argônio ou néon.

28. Dispositivo, sistema ou método, de acordo com qualquer item anterior, caracterizados pelo fluido ser um gás inerte.

29. Dispositivo para conversão de energia cinética de um fluido em energia elétrica, o dispositivo caracterizado por compreender: câmara de fluxo com uma porta de entrada para um fluido de uma porta de escape para o fluido; par de eletrodos coletores de carga distanciado entre si ao longo de uma direção de coleta e disposto dentro da câmara de fluxo; e gerador de campo elétrico configurado para gerar um campo elétrico na câmara de fluxo ao longo de uma direção de campo para separar as espécies carregadas no fluido.

30. Método de conversão de energia potencial de um fluido pressurizado em energia elétrica, o método caracterizado por compreender : fazer com que o fluido pressurizado flua através de uma câmara de fluxo ao longo de uma direção de fluxo, convertendo assim a energia potencial em energia cinética do fluido que flui; aplicação de um campo elétrico ao fluxo de fluido na câmara de fluxo com um gerador de campo elétrico; coleção de pelo menos uma fração de uma ou cada uma das espécies carregadas positivas e negativas em um respectivo coletor de corrente; e retirada de uma corrente do um dos coletores de corrente para prover energia elétrica a uma carga.

31. Dispositivo, de acordo com o item 29, ou método, de acordo com o item 30, sendo o gerador de campo elétrico caracterizado por compreender um par de eletrodos geradores de campo distanciado ao longo da direção de campo e disposto em qualquer lateral da câmara de fluxo e em que os eletrodos geradores de campo são eletricamente isolados da câmara de fluxo.

[0076] Em quaisquer desses itens, o campo elétrico aplicado pode ser um campo elétrico pulsado e/ou a câmara de fluxo pode ser irradiada com radiação eletromagnética, por exemplo, luz UV ou radiação eletromagnética em um ou mais comprimento de onda em uma faixa de 120 nm a 820NM. Adicional ou alternativamente, o fluxo de corrente pode ser retardado em quaisquer dos itens, para possibilitar uma quantidade de carga para acumular no(s) eletrodo(s) antes dos fluxos de corrente. Adicional ou alternativamente a todas, algumas ou quaisquer dessas variações, o par de eletrodos coletores de carga pode ser substituído por um único eletrodo coletor de carga em todos os itens.

[0077] Em quaisquer dos itens acima, o dispositivo ou sistema podem ser configurado para limitar taxas de vazão para dentro e/ou fora da câmara de fluxo ou recipiente de pressão a menos de 0,1 mL/minuto, por exemplo, menos de 9x10-2 mL/minuto, menos de 8x10-2 mL/minuto ou menos de 7x10-2 mL/minuto, ou pode mais geralmente ser configurado para fazer o fluido fluir através do recipiente de pressão ou câmara de fluxo a uma taxa de vazão diferente de 0,1 mL/minuto, por exemplo, 9x10-2 mL/minuto, 8x10-2 mL/minuto ou 7x10-2 mL/minuto, bem como uma taxa de vazão superior a 0,1 mL/minuto, por exemplo, 0,5 mL/minuto ou superior, 1 mL/minuto ou superior, 0,05 L/minuto ou superior, 0,1 mL/minuto ou superior ou 0,2 mL/minuto ou superior.

Igualmente, o dispositivo e/ou sistema pode ser configurado para operar em pressão específica , por exemplo, uma pressão diferente de 10 bar, como superior a 10 bar, por exemplo, 11 bar ou mais ou 12 bar.

A pressão pode ser inferior a 10 bar, por exemplo, 9 bar ou inferior, 8 bar ou inferior, 7, 6 ou 5 bar ou inferior e em quaisquer desse casos, a pressão pode ser superior a 1 bar, superior a 2 bar, superior a 3 bar ou superior a 4 bar.

Em algumas realizações, a taxa de vazão é substancialmente zero.

Por exemplo, em algumas realizações, a porta de entrada é a única via de comunicação fluídica para e a partir do recipiente de pressão.

Será reconhecido que os itens correspondentes do método podem operar de forma adequada.

Claims (40)

REIVINDICAÇÕES

1. DISPOSITIVO PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA, o dispositivo caracterizado por compreender: recipiente de pressão com uma porta de entrada para um fluido e configurado para reter o fluido pressurizado da porta de entrada no recipiente de pressão; par de eletrodos coletores de carga distanciado entre si ao longo de uma direção de coleta e disposto dentro do recipiente de pressão; e gerador de campo elétrico configurado para gerar um campo elétrico no recipiente de pressão ao longo de uma direção de campo para separar espécies carregadas no fluido.

2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo campo elétrico ser um campo elétrico ionizante para ionizar o fluido.

3. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, sendo o gerador de campo elétrico caracterizado por compreender um par de eletrodos geradores de campo distanciado ao longo da direção de campo e disposto em ambos os lados da câmara de fluxo.

4. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelos eletrodos geradores de campo serem eletricamente isolados do recipiente de pressão.

5. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelas direções de campo e de coleta serem substancialmente paralelas.

6. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, sendo o recipiente de pressão caracterizado por compreender uma divisória entre os eletrodos de coleção que vedam o recipiente de pressão em uma primeira porção conectada à porta de entrada e que compreende um dos eletrodos de coleção e uma segunda porção conectada a uma porta de entrada adicional e compreendendo outro dos eletrodos de coleção.

7. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender uma disposição de retardo de corrente para retardar o fluxo de corrente do eletrodo de coleta até uma quantidade de carga ter se acumulado no eletrodo de coleta.

8. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 7, sendo a disposição de retardo de corrente caracterizada por compreender um recipiente de pressão adicional vedado em torno de uma porção do eletrodo de coleta que se projeta para fora da pressão e um eletrodo adicional disposto no recipiente de pressão adicional, em que as respectivas extremidades livres do eletrodo de coleta e do eletrodo adicional definem um centelhador entre elas.

9. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, sendo o dispositivo caracterizado por compreender um único eletrodo de coleta de carga em vez de um par de eletrodos de coleção de carga.

10. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender uma fonte de radiação eletromagnética para irradiação de um fluido pressurizado dentro do recipiente de pressão.

11. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela fonte de radiação eletromagnética ser configurada para gerar radiação eletromagnética em uma faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM.

12. MÉTODO DE CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO PRESSURIZADO EM ENERGIA ELÉTRICA, o método caracterizado por compreender: fazer com que o fluido pressurizado mantenha uma pressão dentro de um recipiente de pressão; aplicação de um campo elétrico ao fluido pressurizado no recipiente de pressão, separando assim as espécies positivas e negativas do fluido ao longo da direção de campo com uma das espécies carregadas positivas e negativas; coleta de pelo menos uma fração de uma ou cada uma das espécies carregadas positivas e negativas em um respectivo coletor de corrente; e retirada de uma corrente de um dos coletores de corrente para prover energia elétrica a uma carga.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por compreender ionização do fluido por meio de aplicação de campo elétrico ao fluido que flui para produzir um fluido ionizado compreendendo as espécies carregadas negativas e positivas.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, sendo a ionização do fluido caracterizada por compreender a geração de um plasma.

15. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, sendo a ionização do fluido caracterizada por compreender a causa de uma descarga, por exemplo, uma descarga escura ou de corona.

16. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 15, o método caracterizado por compreender retardo do fluxo de corrente do(s) coletor(es) de corrente até uma quantidade de carga ter se acumulado nos coletores de corrente.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 16, sendo o retardo de fluxo de corrente caracterizado por compreender retardo fluxo de corrente até uma centelha ocorrer em um centelhador entre uma extremidade livre do(s) coletor(es) de corrente que se projeta para fora do recipiente de pressão e um respectivo eletrodo de recepção de corrente.

18. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17, o método caracterizado por compreender irradiação do fluido pressurizado com radiação eletromagnética enquanto faz com que o fluido pressurizado mantenha uma pressão no recipiente de pressão.

19. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17, o método caracterizado por compreender irradiação enquanto faz com que o fluido pressurizado mantenha uma pressão no recipiente de pressão, o fluido pressurizado com radiação eletromagnética dentro de uma faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM.

20. DISPOSITIVO PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA, o dispositivo caracterizado por compreender: câmara de fluxo com uma porta de entrada para um fluido e uma porta de escape para o fluido; par de eletrodos coletores de carga distanciados entre si ao longo de uma direção de coleta e disposto dentro da câmara de fluxo; gerador de campo elétrico configurado para gerar um campo elétrico na câmara de fluxo ao longo de uma direção de campo para separar espécies carregadas no fluido; e fonte de radiação eletromagnética para irradiação de um fluido pressurizado dentro do recipiente de pressão, preferencialmente em que a fonte de radiação eletromagnética é configurada para gerar radiação eletromagnética em uma faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM.

21. MÉTODO DE CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO PRESSURIZADO EM ENERGIA ELÉTRICA, o método caracterizado por compreender: fazer com que o fluido pressurizado flua através de uma câmara de fluxo ao longo de uma direção de fluxo, convertendo assim a energia potencial em energia cinética do fluido que flui; aplicação de um campo elétrico ao fluido que flui na câmara de fluxo com um gerador de campo elétrico; coleta de pelo menos uma fração de uma ou cada uma das espécies carregadas positivas e negativas em um respectivo coletor de corrente; retirada de uma corrente de um dos coletores de corrente para prover energia elétrica a uma carga; e irradiação do fluido pressurizado com radiação eletromagnética enquanto faz com que o fluido pressurizado flua, preferencialmente irradiando o fluido pressurizado com radiação eletromagnética em uma faixa de comprimento de onda de 120 nm a 820NM.

22. DISPOSITIVO PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA, o dispositivo caracterizado por compreender: câmara de fluxo com uma porta de entrada para um fluido e uma porta de escape para o fluido; par de eletrodos coletores de carga distanciados entre si ao longo de uma direção de coleta e disposto dentro da câmara de fluxo; gerador de campo elétrico configurado para gerar um campo elétrico na câmara de fluxo ao longo de uma direção de campo para separar espécies carregadas no fluido; e disposição de retardo de corrente para retardo de fluxo de corrente do eletrodo de coleta até uma quantidade de carga ter se acumulado no eletrodo de coleta, preferencialmente em que a disposição de retardo de corrente compreende um recipiente de pressão adicional vedado em torno de uma porção do eletrodo de coleta que projeta para fora a pressão e um eletrodo adicional disposto no recipiente de pressão adicional, em que as respectivas extremidades livres do eletrodo de coleta e o eletrodo adicional definem um centelhador entre estes.

23. MÉTODO DE CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO PRESSURIZADO EM ENERGIA ELÉTRICA, o método caracterizado por compreender: fazer com que o fluido pressurizado flua através de uma câmara de fluxo ao longo de uma direção de fluxo, convertendo assim a energia potencial em energia cinética do fluido que flui; aplicação de um campo elétrico ao fluido que flui na câmara de fluxo com um gerador de campo elétrico; coleta de pelo menos a fração de uma ou cada uma das espécies carregadas positivas e negativas em um respectivo coletor de corrente; retirada de uma corrente de um dos coletores de corrente para prover energia elétrica a uma carga; e retardo do fluxo de corrente do(s) coletor(es) de corrente até uma quantidade de carga ter se acumulado nos coletores de corrente, preferencialmente em que o retardo de fluxo de corrente compreende retardo de fluxo de corrente até uma centelha ocorrer em um centelhador entre uma extremidade livre do(s) coletor(es) de corrente que se projeta para fora do recipiente de pressão e um respectivo eletrodo de recepção de corrente.

24. DISPOSITIVO PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA, o dispositivo caracterizado por compreender: câmara de fluxo com uma porta de entrada para um fluido e uma porta de escape para o fluido; único eletrodo coletor de carga disposto dentro da câmara de fluxo; e gerador de campo elétrico configurado para gerar um campo elétrico na câmara de fluxo ao longo de uma direção de campo para separar espécies carregadas no fluido.

25. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 20, 22 ou 24, ou método, conforme definido em qualquer uma das reivindicação 19 ou 21, sendo o gerador de campo elétrico caracterizado por compreender um par de eletrodos geradores de campo distanciados ao longo da direção de campo e dispostos em ambos os lados da câmara de fluxo e em que os eletrodos geradores de campo são eletricamente isolados da câmara de fluxo.

26. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, 20, 22 ou 24, caracterizado pelo gerador de campo elétrico ser configurado para gerar um campo elétrico pulsado.

27. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 19, 21 ou 23, sendo a aplicação de um campo elétrico caracterizada por compreender aplicação de um campo elétrico pulsado.

28. DISPOSITIVO PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA, o dispositivo caracterizado por compreender: câmara de fluxo com uma porta de entrada para um fluido e uma porta de escape para o fluido; par de eletrodos coletores de carga distanciados entre si ao longo de uma direção de coleta e dispostos dentro da câmara de fluxo; e gerador de campo elétrico configurado para gerar um campo elétrico pulsado na câmara de fluxo ao longo de uma direção de campo para separar espécies carregadas no fluido.

29. MÉTODO DE CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO PRESSURIZADO EM ENERGIA ELÉTRICA, o método caracterizado por compreender: fazer com que o fluido pressurizado flua através de uma câmara de fluxo ao longo de uma direção de fluxo, convertendo assim a energia potencial em energia cinética do fluido que flui; aplicação de um campo elétrico pulsado ao fluido que flui na câmara de fluxo com um gerador de campo elétrico; coleta de pelo menos uma fração de uma ou cada uma das espécies carregadas positivas e negativas em um respectivo coletor de corrente; e retirada de uma corrente de um dos coletores de corrente para prover energia elétrica a uma carga.

30. SISTEMA PARA CONVERSÃO DE ENERGIA DE UM FLUIDO EM ENERGIA ELÉTRICA, o sistema caracterizado por compreender:

dispositivo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, 20, 22, 24, 25, 26 ou 28; fornecimento de tensão limitada de corrente para gerar o campo elétrico; e carga conectada a um dos eletrodos coletores de carga.

31. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por compreender um conector para conexão da porta de entrada a um contêiner contendo fluido pressurizado.

32. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo contêiner ser conectado de forma removível ao conector para possibilitar que um contêiner vazio seja substituído por um contêiner novo contendo fluido pressurizado.

33. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 a 32, caracterizado pela carga ser um motor elétrico.

34. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo motor elétrico ser instalado em um veículo elétrico, por exemplo, um carro elétrico ou híbrido, bicicleta, triciclo, navio, trem ou aeronave.

35. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 a 32, sendo a carga caracterizada por compreender uma rede de fornecimento elétrico, por exemplo, uma subestação de serviço ou uma rede de fornecimento elétrico de uma ou mais unidades comerciais ou residenciais.

36. DISPOSITIVO, SISTEMA OU MÉTODO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 35, caracterizado pelo fluido ser um gás, por exemplo, ar, argônio ou néon.

37. DISPOSITIVO, SISTEMA OU MÉTODO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 36, caracterizado pelo fluido ser gás inerte.

38. DISPOSITIVO, SISTEMA OU MÉTODO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 37, caracterizado por uma taxa de vazão do fluido ser diferente de 0,1 mL/minuto.

39. DISPOSITIVO, SISTEMA OU MÉTODO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 38, caracterizado por uma pressão do fluido ser diferente de 10 bar.

40. DISPOSITIVO, SISTEMA OU MÉTODO, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 39, caracterizado por uma taxa de vazão do fluido ser inferior a 0,1 mL/minuto.