CN101652871B - 发电系统 - Google Patents

Abstract

热等离子发电机可以与至少一热-电转换器使用，所述热-电转换器可以是固态热-电转换器。微管热泵将所述至少一个热-电转换器中的热量导出到电能装置，以反过来将热能转换为电能。所述发电系统可以设置于机动设备内以提供电能驱动所述机动设备。

Description

发电系统

技术领域

本发明总的涉及一种发电系统和发电系统中的热能管理，特别是涉及一种包含氢等离子发电机的热电发电核心组件，适合于广泛的应用。本发明还进一步涉及用于氢等离子发电机发电系统的单独的蒸汽泵，以及其他各种装置和方法中的热能管理。

背景技术

发电技术及效能与现代社会关系密切，并实际上贴近到日常生活的方方面面。随着石化燃料资料的消耗与经济的增长、以及由于这些燃料的使用而导致经济和环境成本上升，可以看到，近几十年来对各种可替换能源的研究热度很高。虽然诸如风能、太阳能、潮汐能以及核能这样的能源作为满足社会能源需求的潜在解决手段经常被提起，上述可替换能源技术的实现与商业化却慢了下来。可替换能源在大范围研发中遭遇挫折，原因在于它们在经济上不可行、或者出于安全原因、或其他原因。

涉及氢的热能发电装置是相对较新的一种新能源系统，其是通过化学辅助的热等离子发电方案。申请人为米尔的美国专利第6,024,935号公开的技术方案涉及一种现有的从氢原子中释放热能的方法。米尔利用一种化学辅助工艺，在所述工艺中氢原子的电子经一种催化剂激发而驰豫到低量子状态。所述弛豫过程必然导致热能的释放，进而可以作为各种应用中的动力，其中应用之一即为电力装置。虽然米尔提出由等离子产生电能－源自热能－的潜在发电方案，这种方案仍旧存在改进空间。尤其是，米尔需要用到蒸气－驱动发电系统。这不仅使得这种发电系统显得笨重，而且这种发电系统显得庞大，并且一般仅仅适合于大尺寸发电设备或发电机车。

另一种现有的热能发电装置，在本文中称为汽车，由考克斯的美国专利第6,651,760号公开。考克斯设计出一种结合热电子装置的燃烧室腔，适合于向一种电机提供电力。虽然考克斯提供一种基于热的电能的可能应用，但这种方案需要依靠内燃机以提供热能。因此，考克斯遇到传统发电系统存在的同样问题，也就是，缺乏能源以驱动所述装置，并且存在潜在的多余气体排放问题。

在爱迪生的美国专利第6,229,083号中也公开了更多的热至电转换技术概念。因爱迪生提出该设计仅限于狭窄技术领域，所以在该专利中公开的设计并不能够满足多种多样的要求大尺寸、高效率、商业可行的发电技术需求。换句话说，虽然确实有现有的发电系统为取得社会的能源目的而取得重要的进展，但即使不是全部，仍旧是大部分达不到目标。

在巴斯的美国专利第5,625,245号中也揭露了一种热电技术。巴斯提出一种用于电动汽车上利用汽车引擎排出的废气热量产生电能的热电发电机。所述废气被设计成经过薄薄的热转换实现结构，热能可以从所述热转换实现结构转换到热电装置。虽然巴斯揭露了从废气中重新获得能源的狭窄应用，但所述热转换实现结构的热转换能力由于固有特性而限制了系统的效率。

在坎明斯的美国专利第4,148,192号中，也公开了另一种热电发电系统。在此专利中，热电半导体设置在内燃机上由内燃机的废热对其进行加热。虽然坎明斯很早就公开此技术，或许应用在电动汽车上的一些热电驱动系统例子有点效果，但所述技术仍旧存在固有问题，特别是存在效率不高以及不够简易的问题。

特别在为能可能解决社会能源需求的热电发电系统中，在关于从热能转换为电能的转换过程中，能量损失是的一个问题，特别是在发电系统中进行热能转移的效率极低。在发电系统中提高热产生与转移的效率，成为一个挑战。

对热电发电的商业应用形成障碍的因素还有其他，包括其本身的热燃料的昂贵成本，以及产生热能时可能排放有害物质。此外，技术工程师发现，在研发中如何实现又紧凑又高效的热电转换器一直是一个挑战。

这些问题以及相关问题并不仅仅限于发电技术中，因此，在热转换和热能管理方面进行改进的迫切需要，并不仅仅限于本文中的发电机，而是涉及到其他领域的技术。

本发明的提出是试图克服一个或多个上述描述的问题或缺点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种发电机系统，在进行热能转换为电能时，具有较高的效率，同时实际可行。

本发明的另一个目的在于提供一种产生热能和电能的设备和方法。

本发明的又一个目的在于提供一种微管热泵装置，可以在广泛的应用中进行热能管理。

本发明的又一个目的在于提供一种从目标应用或氢热等离子发电系统产生的热能中接收热能并存储所述热能的方法。

本发明的又一个目的在于提供一种将由氢热等离子发电系统产生的电能转换/传输到目标应用的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种在目标应用要求时释放存储的电能的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种由目标应用未来使用的室温或低温超导体技术以传输或存储电能的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种将来自氢热等离子发电系统的热能进行存储的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种通过对热存储单元进行隔热以减少热能存储装置热能损失，并且具有极好的绝热器以减少热损失。

本发明的又一个目的在于提供一种经由来自远端热源并连接至该氢热等离子发电系统的微管热泵中的无损超导介质传输热能的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种提高氢热等离子发电系统内热传输流体的热能密度的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种由目标应用使用、经由升压变换器和/或降压变换器进行变压的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种将直流电压转化为交流电压或者其他波形电压以给目标系统或等离子体发电机本身的包含信号调节机构的转换器。

本发明的又一个目的在于提供一种使用低能源等离子体电解方法将一次燃料来源水(primary fuel source water)分解为其本身组分的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种使用催化反应将一次燃料来源水裂解为氢燃料的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种在目标应用中使用以将一次燃料来源水裂解为氧气的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种将氢热等离子发电机产生的热量通过氢热等离子发电机热管传到另一种介质的机构。

本发明的又一个目的在于提供一种使用具有流体循环式起泡(foam)矩阵散热器，其通过固态热电或热离子装置将一种介质中的热能传到另一种或多种介质中。

本发明的又一个目的在于提供一种包括控制诸如氢热等离子发电机、热－电转换器、热－热的热泵、传感器、热与电能存储装置、氢等离子体热泵、水裂解设备、以及目标应用等部件的机构的控制系统。

本发明以上及其他目的的更进一步，还在于提供一种用于目标应用的能源效率高、环境友好的功率源。

本发明另一方面，在于提供一种从热源中发电的设备，所述设备包括至少将一部分热能转换为电能的至少一热－电转换器，所述至少一热－电转换器包括利于从其本体上吸取热能的微管散热器。

本发明又一方面，在于提供一种微管热泵，其包括基于纤维的包括至少一个热－电转换器的传热泡沫(heat transfer foam)系统。

附图说明

图1是本发明具有推进系统的交通工具的侧面示意图；

图2是本发明一个实施方式发电系统的结构图；

图3是本发明发电系统的部分横截面图；

图4是本发明发电系统的示意图；

图5A是本发明热泵系统的部分示意图；

图5B是图5A中该系统的部分立体示意图；

图5C是图5A和图5B中该系统的部分端视图；

图5D是图5A～5C中该系统的部分剖视图；

图6是本发明附于半导体的微管热泵的侧面示意图。

具体实施方式

参阅图1，根据本发明，一种交通工具10包括位于所述交通工具10本体11内的推进系统20。所述推进系统20可以包括下述的“氢等离子体发动机”。在本文中所述交通工具10具有螺旋桨15，比如轴驱动式或吊舱式螺旋桨。但是，应当理解本发明交通工具10并不限于上述方式，可以是具有等同应用的包括推进系统的所有动力机动设备。在进一步的实施例中，推进系统20的所述发电和储能部件的应用例等等，部分或全部下述的氢等离子发电机，会在本文中描述。因此，国际申请WO 2008/036089PCT/US2006/036711在需要发电系统的应用环境中公开了一个非常大的范围。

在推进系统20的预期实施例中，利用水作为一次燃料来源。因此，本发明提供的推进系统适用于能装水或取得水资源的机动设备。在其他预期的实施例，一次燃料来源为氢气，所述本发明的推进系统可用于可装载或取得氢气资源的机动设备。本发明中，各种不同的氢气资源都可以使用，包括瓶装氢气或来化学产生的氢气资源，比如经过电解或水裂解的方式、或者来源于不同的氢气储存材料，比如一些可以通过吸收而储存相对较大数量的氢气的金属产品。比如整合到本文中的美国专利第6,193,929，公开了一种在无法从水中获得氢气的情况下而采用的氢气储存铝产品。类似地，美国专利第6,589,312号也整合到本文中，其公开了纳米氢气储存、运输即分配材料，上述材料适合于本发明中的氢气燃料来源以提供给用于驱动机动设备、基站设备、或单纯发电机中的氢等离子发动机。

因此，本领域技术人员应当理解本发明并不限于具有如图1所示螺旋桨15的船舶，本发明可以应用于各种陆基交通设备、非交通设备、飞机、甚至潜水器和割草机等等。本发明中发电机和机动设备的操作概念涉及到电或热能从一个热源产生、转换过程。电或热能“转换”的含义可以理解为电或热能从一种介质到另一种介质的转换，比如从储热介质如第一流体到另一个储热介质比如第二流体。下述新式热泵装置在系统内可以高效、经济可行地对热能进行运作。

本发明所提供的热能资源也提供了一种较先进的热-电能转换机构。此外，本发明还提供储存热能、以及选择性将储存的热能转换为电能或不同热介质而不是资源介质中可用热能的机构。此处描述的等离子反应所产生的热能可以“移动”到一个不同的介质中，比如气体、液体、混合相、或固体中。

推进系统20可以包括热源40，比如此处描述的氢热等离子发电机，以及热－电转换器60，以及配合推进装置/螺旋桨15的电驱动输出轴23。在一些热－电转换器类型中，需要一些能源转换的应用场所。如上所述，本文中的船舶，需要实际驱动螺旋桨15的驱动轴可以利用电能、可旋转吊装式螺旋桨，比如超导马达螺旋桨。此外，陆基交通工具可以使用轮式电驱动马达，而不是采用螺旋桨。

虽然氢热等离子发电机可以很好地应用于机动设备和发电系统中的热源，但并不限于此。比如，传统内燃机或核能反应堆可以用作热源，而不是氢热等离子发电机。虽然这些装置可能认为有许多众所周知的缺陷。本技术领域人员可以了解，本发明氢等离子发电机可以利用任何热源中的废热以提供热或电能，还可以利用反应堆或发电源中的热。

在氢能机动设备中，利用氢等离子发电机，所述推进系统可以进一步包括水裂解设备22，比如可以匹配经由供水通道21送来的水源的电解设备。所述水裂解设备的使用可以允许连续的可控的氢燃料发电机。此外，对于发电站的发电设备，电解或其他的水裂解形式可以用于为发电提供氢燃料。因此，显然所述推进系统特别适用于船舶，包括潜艇。其中所述船舶或潜艇本身装设有一次燃料来源，即水。

通过机动设备在一次燃料来源中移动时利用所述现成的移动介质的优点是所述设备即可使用。对于潜水应用设备，水作为一次燃料来源而被使用可以避免在水面进行燃料补充的过程。此外，用于提供作为终端燃料的氢气的水裂解过程中，电解所产生的氧气可以用于内备的生命支持系统或其他目的。因此，所述船舶的最终使用范围基本上仅限于船舶所能装载的食物以及其他生命支持资源的容量。潜艇的使用得益于本发明技术的使用。根据本发明利用推进和发电系统的潜艇可以一次持续呆在水下几个月，而不需要昂贵、笨重和危险的传统制氧和储存系统，也不需要燃料储存。

如前述，瓶装或其他氢气在上述实施例中的使用是可行的，车载的氢气储存可以作为必要的电能或热能的终端燃料。在这样的实施例中，供水通道21可以直接提供氢气，而可以省略水裂解设备22。比如在飞行器中，可以利用储存的氢气，而不需要储存水以为相应的发电系统提供燃料。

虽然在本文中大范围讨论本发明的移动设备，但在类似于推进系统20中的发电部件实施例，可以应用于各种基站和固定的装置。比如，室内加热和降温系统等不同的应用，甚至是在本发明范围内的电热发电机。一些实施例中，根据本文描述的发电机，也同时提供了现成的氧气供应。

比如洗衣机或洗碗机，都可以采用本发明的氢等离子发电机来提供电能，以及提供在所述水裂解过程中产生的氧气。而氧气可以利用臭氧转换设备来产生臭氧，所述臭氧可以灌入洗碗机以加强清洁功能。在其他实施例中，电和热能可以产生以执行不同的任务。本文中的洗衣机或洗碗机、发电设备可以提供电能以驱动电机，使部件运动、还可提供加强清洁功能的氧气或臭氧、以及为所述清洁水加热的热能。此外，所述水裂解过程可以提供氧气和氢气以产生热、电和清洁条件。特别指出，对经过电解或其他水裂解过程产生的氧气进行分离的氧气分离隔膜在美国专利第6,544,404中有描述。

相关的，氢气选择隔膜可以被用于分离水裂解过程中产生的氢气，所述氢气是作为热源的燃料。在这样的设计中，在引用到本文中的柯林斯的美国专利第5,451,386号以及多莱斯的美国专利第6,569,226号的氢气选择隔膜及加工设备可以使用。多莱斯的美国专利第6,569,226号，首选地，在某些实施例中，其适用于低温、低压条件，且具有操作的稳定性，渗透性随着负载反应产物管流中氢气中水分含量的增加而增加，及阻止一氧化碳和二氧化碳中毒。进一步地，日本名古屋Noritake Co.和Chuden ElectricCo.的氢气选择隔膜也可以适当利用。

一种民用或工业用强迫鼓风炉/空调可以根据本技术进行同样的设计，例如利用水作为一次燃料来源，供给热能加热空气，电能冷却空气并使空气的成分流动，连贯的氧气可以提高空气中氧气的含量和/或清洁空气。本技术可进一步应用于干衣机、吸尘器、电冰箱，等等。例如，热水器或者水冷却器，可以根据本技术进行设计，利用水作为一次燃料来源，通过设备的加热泵为水加热提供热，或者通过如下所述的“微管加热泵”去除热量。通过水裂解设备产生的氧气可以添加到新鲜空气转换设备，可以通过新鲜空气注射设备注射到水中来净化水。简短地说，本技术包括具体技术方案可被应用于任何本质上热能和电能的方案中。

进一步地，机动设备具体方案中，例如所有的汽车，本技术在机动设备加热和冷却的传统设计中可提供一些优势。热能的一部分，例如图1的热源，可以被转移来加热空气，进而加热汽车内部。同样地，热能可用于加热汽车内部或外部的部分，汽车座椅或者内燃机。另外，可通过此处所述微管热泵完成制冷。

进一步描述，显而易见的，本技术提供了一种发电系统，且本质上不限定其应用。机动设备、用具、工业方法、采暖通风与空调应用和发电都在本发明的保护范围内，可利用此处所描述的核心组分。已做各方面描述，但不是本发明所述所有应用，氢气等离子发动机将被进一步描述。

图2，显示一种发电系统21，由适用于图1中推进系统20的各种成分组成。系统21包括氢等离子发动机，其是本技术所述需要电能、热能或者两种能源的各种汽车和孤立机器的适当核心部分。发电系统21将被用于机动设备，例如机动设备10，可以是孤立发电系统或者不同热或电动力装置的核心部分。此外，不是所有的发电系统的组分都需要给机动设备供以动力，例如机动设备10或者其它装置，图2仅仅是如此例证性的。如下描述是显而易见的，不同系统可利用系统21的分立元件进一步发展，也是落在本发明的保护范围内。

发电系统21具有代表性的包括至少一种能量转换设备，例如两个设备130a和130b。如此描述，术语“能量转换设备”可以理解为一种能转换热能和电能的设备，从电能到热能，或者从一种热介质的热能到另一种热介质的热能。热能源140或“热体”，是具有代表性的外加热能转换设备130a和130b中的一个。

每一种热源140可以是氢气热等离子能源，例如在米尔的美国专利6,024,935等中提到的，因此包括在本文中一起说明。值得阐述的，无论如何，无论一种氢气热等离子能源，还是其它适合热源，例如内燃机，燃气涡轮机，地热能源，氢聚变或裂变反应堆，等等，都可以被系统21的氢热等离子发电机取代，都没有超出本发明的保护范围。一种适合的替代热能源在Eric J.Lerner的题目为“面向先进的燃料熔合：在密集等离子区电、离子能量>100keV”(劳伦斯等离子物理，9城，劳伦斯，NJ，08648公开于PACRef：52.55Ez)的文章中公开。

第一能量转换设备130a可被用于从热能中产生电能给外部供能，或者给电能储藏设备147装料。在电能转换设备130a中产生的电能可被用于系统21的有功部分，便于在连续循环方式中作用。设备130a可具有代表性的利用新电能产生系统，该系统至少包括一个热－电转换器151，例如热电设备或热离子设备，如此描述。术语“热－电转换器”可广泛地被理解为：指一种装置，例如直接将热能转换为电能或者电能转换为热能的固态元件，如下进一步详细讨论。选择性的适当的热－电转换器包括等离子动力和磁发电水力转炉，例如WO 02/08729 1中提到的磨粉机。尽管许多不同的适当设计在电学中被熟悉，但是这里所述的技术仍然是首选。一直困扰设计者利用发电和热管理体统的效率和可行性问题，可被本发明所述的技术克服。

第一电能转换设备130a包括一个散热器150，至少外加一个热－电转换器151。共同地，散热器150和热－电转换器151和使传热流体循环流通的输送机构(未示)，被理解为包括热泵。换句话说，应用于热－电转换器151“热”边的热会通过装置，并经由散热器150萃取。因此，类似传统的热泵、热－电转换器151和散热器150的组合体可以在系统21内传输热量。热－电转换器151中热能的传输以众所周知的方式产生电流。只要这里描述的应用于散热器150的微管散热器，散热器和热－电转换器共同包括具有更好效率、比其他较早设计更具实用性的微管热泵。热－电转换器与微管散热器的新组合比图2所描述内容更多的应用，其中几个会在下面结合微管热泵结构进行描述。

热体140的反应率以及热能产生可以适当控制，以避免热－电转换器151的过热现象产生。此外，可以控制反应率以调整热－电转换器151产生的电量。

虽然所述描述的结构分别提供将热传送到热－电转换器151以及从它身上吸取热量而产生电流的因素及其有效的方式，但其他设计也是可行的。比如，也可以得到热－电转换器151位于两个热管散热器之间的实施例。在这样的实施例中，可以通过任何方式将热从远端热源传送到第一热管散热器，被传送到热－电转换器的热边，然后经由其它热管从所述热－电转换器另一边导出。然而，可以理解，散热器150以及热－电转换器151彼此邻近设置，其中热－电转换器151邻近或在热体140附近，此方式可以最小化来自热能转移的能量损失，并且是方便、紧凑的设计。

如前所述，在一些是实施例中散热器150可以是本领域任何适合的散热器，比如铝趐散热器或者铜散热器。其它适合的散热器例子可以是开口泡沫金属、微蜂巢、以及其他先进的散热材料。然而，可以理解，上述的微管散热器可以根据实际需要设计，在大多数实施例中，可以使用一个或多个微管散热器结构。

再看所述散热器本身结构，微管散热器经典地由包括中空矩阵、部分为液体填充管道的泡沫金属组成。工作流体在所述管道中流动以传导所述微管和工作流体之间的热量。此方式中，来自热－电转换器151的未转化为电能的热能被带走或自所述热－电转换器导出。所述微管散热器的高效率允许由热－电转换器而不是较早的其他设计来取得更高效的发电。

可以理解，所述工作流体可以是室温下的经典材料，然后，其他诸如气体、液体、固体、或者各相材料的混合可以在本发明的范围内使用。此外，不同的工作流体甚至不同的散热器可以一起用于设备的不同部分。

许多热－电转换器对过热相对敏感，因此，如果必要，微管散热器的高效率使用进一步允许其温度小心控制，以最优化转换为电能的热能数量。此外，改变流经微管散热器150的流量以及流体类型，可以取得热－电转换器151在热态上的进一步控制。如前所述，然而，由每个热－电转换器进行热能管理的热能并因此转换为电能的首要控制方式，是经由热体140本身内的反应进程来控制。

Queheillalt的公开号为20040123980美国专利申请中可以得到本发明中制作微管散热器的合适材料和工艺。揭露于所述美国专利申请20040123980的另一种制造泡沫中空纤维管矩阵的特别方法，其题目为“改变电子束的多功能结构蒸镀”，此方法也由材料研究学会的Mat.Res.Soc.Symp.Proc的V01.672，2001中公开，此处一并介绍。

因为所述散热器是多功能结构，具有热转移特性支持的结合承重，因此所述散热器非常适合于与固态热－电转换器一起使用时提供紧凑的热泵封装结构。如下所述，微管热泵具有宽广应用，而不止仅应用于系统21中氢等离子发动机中所使用的实施例。

虽然Queheillalt专利中的热交换泡沫可以作为特别适合的材料以用于制作本发明微管热泵，其他材料也是可行的。比如，除在热交换泡沫中的中空、流体填充纤维管之外，在不脱离本发明范围内，可以使用诸如固态热传导树脂纤维管等热传导材料。此外，“散热片”可以结合到微管泡沫中以更均匀导出/转移热－电转换器中的热。

适合应用于所述微管散热器中的纤维管应该理解为包括这样的纤维管材料和/或结构，即可以在用气态工作流体时具有赋予至少10瓦特每米开尔文(10W/M*K)的传热系数，以及用于外部工作流体时具有赋予大约至少100W/M*K的传热系数。

在进一步的实施例中，可以使用基于金刚石涂层的传热材料以替代或补充热交换泡沫，以取得大约2800W/M*K或3000W/M*K的传热系统目标。利纳雷斯的美国专利第65825 13号描述了合适的基于金刚石涂层的传热材料，兹以提及方式纳入此处。

微管散热器的操作原则与那些更大的、更通用的散热器相似，虽然它们的结构差异很大。简洁地参阅图5c，显示了适用于散热器150的纤维管186的横截面图。每一根纤维管的内部中空，并且中空部填充工作流体。

使用包含诸如铜、氧化铜、氧化铝、纳米砖石等纳米晶颗粒的去离子水、乙二醇、，可以增强工作流体的传热能力。在崔的美国专利第6,221,275号描述了某些合适的材料。

所述中空纤维管的功能可以理解为与传统热泵的压缩机和冷凝器相似。特别是，纤维管186内的流体会在纤维管外面足够热量的作用下蒸发。蒸发的流体比如气体，可以向各自纤维管的一端流动。

已蒸发的流体在每个纤维管最近端冷凝，然后流经每个纤维管186的转角188。这种蒸发与冷凝过程引发纤维管内液-气界面沿所述管道持续改变，使得所述工作流体在所述纤维管内流动。

可以使用改变电子束蒸镀技术在所述散热器矩阵材料上涂覆高性能热处理材料。可以仿效的材料包括铜、铝、碳化硅、金刚石等等。在制造过程中，在所述纤维管开口时，可以往里面导入流体，然后密封所述开口。隔绝于所述纤维管186内流体的另一种流体在所述纤维管矩阵内流动以传输在所述纤维管矩阵之间的热量。

热－电转换器151可以是各种各样现有的装置，并且经典地包含已知的热电装置或热电子装置。所述热电或热电子在热能管理技术中已经为公众所知。所述热能管理在热梯度应用于其上可以产生电流。

即使不是最多的，也是许多热电和热电子可以以一种以上模式操作，比如，在应用于热梯度时产生电流，或者在通电时产生热梯度。经由热梯度而运行热电以产生电能通常被称为以“反馈”模式运作。

北卡罗来纳州北卡三角研究园康沃利斯路3 040号的Nextreme公司的一个适合的热电装置也是可行的。其他合适的热电装置是薄膜超点阵热电。薄膜超点阵装置可以用传统的晶圆半导体制造技术来制造。薄膜尺寸经典为对应于所述设备中需冷却面积。

其他较合适的热－电转换器可以参见以提及方式纳入此处的Venkatasubramanian的美国专利第6,300,150号。另外一种利用热电子装置的转换热能为电能的已知机构可参见爱迪生的美国专利第的6,229,083号以及考克斯的美国专利第6,651,760号。两个专利以提及方式纳入此处。特别提及的热电子装置是那些已知的量子隧道热电子装置。另一种提及的热电子是金刚石热电子装置，可参见以提及方式纳入此处美国专利第6,762,543号。

简要参阅图3，显示了系统21的部分横截面图，所述系统21包括能量转换设备130a。设备130a热耦合于热体140，其可以是如这里描述的氢热等离子发电机。热体140包括一个反应腔141以及至少一个热－电转换器151，比如一列热－电转换器热耦合至其“热”边。

微管散热器150可以设置于热－电转换器151“冷”边附近，并热耦合至所述“冷”边。应该认识到，图3的设备130a的设计仅仅是示意性的，并不应解释为限制本发明范围。比如，并不采用同轴的、环绕设置在反应腔141附近的方式，而是热－电转换器151可以包括多个放射性设置于全部和部分所述反应腔141附近的单元。相似地，不采用柱状的反应腔141，而是可以采用其他不同的形状，这需要进一步设置不同的部件。

在系统130a的运行中，反应腔141会产生酷热。这些热中的一部分经由传导方式从反应腔141的腔壁转移到热－电转换器151。其后热－电转换器151会将热能转换为电能。其后热量经过微管散热器150从热－电转换器151导出。仍旧需要认识到，热－电转换器151可以根据应用远离反应腔141设置，但可以与所述反应腔141热交流。

参阅图2的系统21，可以将第二能量转换装置130b理解为热泵，比如，“等离子热泵”也包括和热耦合至其他热源140。能量转换装置130b可以典型地包括散热器150，比如在这里描述的微管散热器，以及可以用于，比如，“泵”热到外面的装置或热能储存子系统145。

因此，在广泛意义上，能量转换装置130b可以包括热耦合至热源140的微管散热器，所述热源140可以是这里描述的氢热等离子发电机或一些其他的热源。泵或风扇可以运送工作流体。使其通过所述散热器到热源，到达目标地点或其他热介质。应该认识到能源转换设备130a和130b不需要包含在系统21中，以及每一个都独立地代表新的有用的概念。

此外，虽然每个都显示耦合至分离的热源140，应该认识到单热源可以替代使用，并且耦合至设备130a和130b中的每一个。在具体的实施例中，整个发电设备可以是，比如安装在半卡车式的移动发电设备中。

在氢热等离子发电机用作热源140的地方，需要供应氢气以给所述装置补充燃料。为此目的，发电系统21可以进一步包括水裂解设备122，以经由一对氢气输送管124为每个氢热等离子发电机140供应氢气。可以为输送水到设备122而设置水入口121。氧气导管125可以连接至设备122，以使至少一部分由电解而产生的氧气转移，以提供给特殊使用，比如生命支持或清洁设备，或提供给储存用。如上所述的氧气分离隔膜可以用于自设备122提供相对纯的氧气到导管125。

可以用到宽广范围内的水裂解设备和方法，包括但不限于质子交换隔膜电解、光电解、光－生物电解、高温水电解、热化学循环、光电化学裂解、水热分解、水辐射分解、水光分解以及其他合适的热等离子、太阳能以及辐射电解工艺。此外，可以使用传统的水电解技术。

在一个特别指出的水裂解方法中，低电流水电解设备可以包括如专利申请公开号为WO 03096767的设备122。合适的氢气从水中分出的电解方法，即通常所说的低电流等离子电解，在Kanarev博士的“微观世界中物理化学的基础”一书第二版本中章节12有描述，其连接地址为：http：//book.ohvschemistrg.innoolaza.net。

在其他优选的实施例中，可以使用铝辅助水裂解设备，比如兹以提及方式纳入此处的美国专利第6,582,676号有描述。

如前所述，氢原子在水裂解设备122中产生，并提供给每一个热源140。通常有必要也把从水分解反应中释放的氧气分离开来。氧分子可以以任何已知方式从燃料流中分离出来，比如经过上述的选择性隔膜分离出来。所述纯的或至少相对纯的双原子氢流可以采用各种已知的方式接着转换为单原子氢。

一种已知的将双原子氢气转换为单原子氢的方法公开在米尔的美国专利第6,024,935号中。在此‘935专利中，使用化学分离器来将双原子氢气转换为单原子氢。此外其他分离氢气的方式也是可以的，包括兹以提及方式纳入此处的米尔的国际申请第WO 2004/092058号中提及的微波设备。

上面Kanarev专利中描述的工艺使用时，热源140产生的一部分等离子可以转换为来自水并用作燃料的氢气。产生的一部分电能也可以用于运行水裂解设备122。在这样一个实施例中，有必要采用其他方法初始化所述等离子产生工艺或水裂解工艺，但是，一旦开始，热源140产生的等离子可以用于使基本连续的发电过程循环起来。换句话说，热源130a可以同时产生等离子和电能，而一部分等离子和电能转移到为系统21从水中产生燃料。

一旦产生分离的氢气，通常直接供应给热源140。如上述米尔的‘935专利中描述，可以使用催化剂诱发所述分离的氢原子跃迁到低量子态。所述氢原子的跃迁，也就是每个氢原子的较低量子态，会导致热能的释放。根据本发明，热等离子发电机140中热能的释放用于产生电力或转移到此处描述的合适的热能储存介质。

相对于较早的设计，本发明发电系统的一个显著优势是让氢等离子发电机产生电或化学能、储存一些以备后用、以及自己运行系统。参阅图2中的系统21，微管热交换器150可以热耦合至每一个热源149，一个或两个微管热交换器150可以反过来热耦合至热能储存装置145。

热能储存子系统/装置145可以反过来组合至至少另外一个微管热交换器150。热能储存装置145可以选择性热连接至所述至少一另一个微管热交换器150以主动控制储存热能从储存装置145的抽离。所述耦合至热能储存装置145的微管热交换器也可以耦合至热－电转换器，反过来则耦合至其他的微管散热器。

因此，热能储存装置可以耦合至由两个微管热交换器组成的微管热泵，并且在所述两个微管热交换器之间“夹”有热－电转换器。所述热－电转换器可以是佩尔蒂埃模式热电子装置，使得应用的电流能够控制从热能储存装置145中取出热能。也可以使用合适的热电子装置。超绝缘面板可以配合热能储存装置145使用，以方便其内热能的保持。

在本专利申请中，所述词汇“超绝缘面板”用于指每英寸具有大于大约20R20/英寸的R值(热能转移的阻值)。在本发明中，各种类型的超绝缘面板都可以使用。具有高R值的此种超绝缘面板在美国专利第5,090,981号与第5,094,899中有公开。这样的超绝缘面板可以商业上从位于俄亥俄州托莱多的商标为“AURA”的Owens.Coming Fiberglas公司取得。其他合适的面板包括冰河弯隔离墙超R真空超绝缘面板，所述面板具有R-50/英寸的气凝胶核心材料。新墨西哥州阿尔伯克基的NanoPore公司有销售R值为R40/英寸的纳米毛细管热绝缘体。

提供电子控制器170以控制输送机构(图未示)，所述输送机构可以控制所述工作流体从所述微管热泵出来或进去的流动，所述微管热泵经由流体通道131耦合至热能储存装置145。同样，可以运行电子控制器170控制所述工作流体经由额外的流体通道131从每个其他微管热泵出来或进去的流动。在系统21中还设置电子系统175以控制需要积极控制的每一个不同的组分。

此外，电子系统175可以包括至少转移电能到负载135上的电力输出176。至少升压变换器和降压变换器器133中的一个将输出电压升高或降低，并分别耦合至电力输出176。大多数的热－电转换器在相对低压状态产生电能，因此通常需要升高电压来为目标应用供应电力。

因为系统21的一些组件的运行需要依赖系统21本身产生的电能，因此某些情况下需要设置所述降压变换器来适当降低电压。此外，可以设置信号调节机构以调节适当的电能输出，或者调节电能反过来供给系统21的运行。比如，在用于从水中产生氢气的低电流等离子单元存在情况下，通常需要方波电源信号。

可以使用超导热转移介质132或者任何合适的热转移介质以传递或移走在任何在此处描述的热源和储存机构之间以及其内的热量。

电能储存子系统/装置147可以进一步与电子系统175组合。电能储存子系统/装置147可以包括电池、电容、超高电容/超级电容或者任何各种各样磁能储存机构中的任何一个。超导磁能储存机构可应用于系统21，比如，Ilyanok的美国专利第6,570,224号所描述的室温超导体。可以将如上述美国专利‘224描述的超导电线绕成各种各样类型的电磁铁线圈，包括但不限于布鲁克斯线圈、薄壁螺线管以及薄壁磁环，这样可以基本无能量损失地储存磁能。

同样，可以在电能储存子系统147内使用超级高能密度超级电容。其他储存电能的方法包括高低速飞轮、各种形式的先进电池比如锂离子、铅酸、hydrino氢(一种新的氢原子)、金属氢化物等等以及低温超导储能。

从前述可知，很显然，系统21提供了多样性的操作模式，如产生、储存以及转移电能或热能。比如，可以使用每个热源140来经由等离子发电机产生热能。这种热源可以由系统21基本全部转换为电能。此外，热能可以储存在热能储存子系统/装置145中，并且以后使用时可以从里面导出。电能则可以储存在电能子系统/装置147以备后用，或者满足系统21的瞬态需要，比如，又或者甚至为发动等离子发电机和发电系统21提供方法。

电子控制器170可以用作发动、停止、调整等离子发电机以及控制热能储存子系统145和电能储存子系统147中能量的传递和转移的主控制器。与如图1推进系统20的推进系统一起使用时，一个或一个以上马达控制器133和电子马达135可以与电子控制器170和系统21一起运行。能量转换设备130a和130b也可以与电子控制器170和电子系统175一起使用。

也参阅图4，显示了与系统21内组件相同的组件的示意性设置，系统21在本文这里称为发电机。图4的系统与图2的系统21运行方式一样，以从热能从产生电能。特别是，电子微波控制器255(可以与诸如图2中控制器170的主控制器组合)与微波发生器256组合在一起。可以使用电子微波控制器255控制微波发生器256的运行，以调整最接近氢热等离子发电机240的氢气的解离。因为等离子发电以及热能发电依赖于双原子氢到单原子氢的解离，电子微波控制器255用于开始、停止以及改变氢热等离子发电机240的热能的产生。

箭头“A”指示流经氢热等离子发电机240气体的方向，其中气流中包括氢气以及必要时合适的催化剂。氢热等离子发电机240内，氢气转换为等离子，并释放热能。热能经由至少一个热－电转换器230沿箭头“B”方向穿过边界到达散热器231。

图4的实施例中，利用诸如风机或泵232的输送机构使冷却流体沿箭头“C”流经散热器231。其中一种特别好的输送机构是以提及方式纳入此处的美国专利申请第20050007726号中揭露的无发动机风扇类型。当热量经由热－电转换器230从氢热等离子发电机240传输到散热器231时，将产生电流。可以使用本文描述的微管热交换器来将热从装置230中导出。

可以在运行特别的实施例时改变等离子发电机的相对率及由此产生的热能，或者在不同实施例之一进行改变。相应地，是否将热从热－电转换器230导走，则取决于本发明的实施。通常来说，热－电转换器230的选择部分由它们是否能够承受相对大的温度，此温度可能在或超过3000摄氏度。因此，对于大尺寸、连续的等离子发电，经由微管热交换器的热交换的产生需要在最大的效用内，以保护热－电转换器使其不退化或毁坏。对于相当小尺寸的热能生产，则有可能减慢或关掉等离子发电，以允许热－电转换器230冷却下来。在这种情况下，所述系统能够依赖储存的热能或电能以满足输出需求。

回到图4系统的运行，可以认为热－电转换器230直接从发电机240转换热能为电能。应该意识到，虽然热－电转换器230显示为邻近氢热等离子发电机240，这种需要并非如此，可以采用远程耦合至氢热等离子发电机240的方式。可以使用任何额外的散热器或热传输机构来将热能从氢热等离子发电机240供应给热－电转换器230。在某些实施例中，可以使用诸如qu的美国专利第6,132,823号中描述的超导热传输介质来向热－电转换器230供应热能。所述qu的专利介绍的具有超导热传输能力的材料可以应用于系统21内任何地方。

除上述发电设备的应用之外，可以在其他设备和装置的热管理中使用微管散热器和热电或热电子装置的组合。本文中，可将热耦合至一个或一个以上热电或热电子装置的微管散热器理解为微管热泵。所述微管热泵的结构与上述具有热电/热电子装置的微管散热器相类似，但操作模式可以不同。不同于以上描述的系统21的从热能产生电能的模式，在热能管理方面，可以使用电能来为所述热电/热电子装置供电，使得它们对温度需要管制的目标热体进行加热或冷却。

概括地，微管热泵由基于微管结构的热交换泡沫、诸如热电或热电子装置的热－电转换器、以及将热从本文描述的系统转移的输送机构组成。在使用热电装置的情况下，热交换由电流控制的运行，其运行模式是已知的佩尔蒂埃模式。许多热电装置以类似的方式进行运行，进行控制的电流驱动整个装置内的热交换。内燃机、电子设备、各种不同的工业进程等等的热能管理，全部在本发明范围内。因此，实际上任何热能管理技术的公开都可以在本文中应用于新式微管热泵的设施上得到采用。

有两个优选的微管热泵实施例是切实可行的。第一个是名为“单壁”微管热泵，其中微管散热器贴附于其上或热耦合至热电或热电子装置。在所述热电或热电子装置的另一边，则对目标装置、物体、甚至流体进行加热或冷却。可以包括加热或冷却座椅、制冰器、在诸如集成电路、微处理器上的芯片冷却系统内的集成电路热泵、诸如掺铒光纤放大器光放大器、二极管泵浦激光器、阵列波导、高速雪崩光电二极管等激光和电信组件等典型应用但并不限于这些应用。此外电子设备包括光学多路复用器以及可用的光衰减器。红外传感组件、硬盘驱动器、电子壳体以及马达冷却设施也在考虑之内。

所述第二优选类型的微管热泵实施例是“双壁”设计。双壁设计包括位于两个微管散热器之间的热－电转换器。双壁实施例所应用的设备通常是应用于将热从热介质传到散热介质的设备，热传输的方向取决于施加于热－电转换器的电压。典型的应用包括座椅冷却/加热、冰箱、热水器/冷却器比如引水机、澡池和温泉、医疗应用如血液分析仪冷却、工业加热泵以及冷却器。

在各种各样应用中，可以使用超导热交换介质协同所述单壁或双壁的概念。在相对长的距离内传输热量会损失很大一部分热能。而如前述qu的美国专利中的超导热传输管能够经由真空管内壁覆盖超导涂层的方式传热。在与此处描述的微管热泵一起，这样的管道可以为无管住宅或工业热泵所利用，其中传统马达/风箱和/或风扇组合由所述超导热传输管代替。这些一般结构概念的任何一个也可以结合到三维散热器结构、具有结构墙的外壳，以使得流体或气体可以流经同样的结构，以增加热传输性能。

洗衣烘干机根据所述概念进行设计，使得在一个实施例中在一个冲洗周期内将热量传输到流经热交换结构的流体中，然后在一个烘干周期内将空气吹经同样的热交换结构。在这样的一个设计中，本发明微管热泵可以做成管道内结构，以实现上述的双重目的。

参阅图5a－d，显示了微管热泵190的各种组件，而根据本发明所述微管热泵190耦合至热体140。应该将“热体”理解为大体上指任何热状态需要调整或从中导出热能的装置、组件、或者结构。因此，热体140可以比如是内燃机或排气系统的一部分。也可以是温度需要控制的化学反应腔或电子装置。此外，可以将本发明微管热泵用于将热量传递到热体或从热体导出热量，以产生电能，或简单地保持热体的温度在一个适当的范围。此文描述的微管热泵相对于即是不是全部也是大部分传统的翅片换热器具有较优的传热性能和效率。

图5a中，显示热体140示意性地热耦合至两个微管热泵190。然而，可以使用单个热泵190以显示直接邻近于或远离热体的微管热泵的使用，两种方式在显示在图5a中。每个热泵190可以由夹在两个热交换泡沫矩阵181之间的热－电转换器187，类似于上述的双壁微管热泵。也可以使用单壁微管热泵形式。所述泡沫矩阵(最接近热体140)的内心，具有如中空纤维管结构，在热体140和热－电转换器187之间进行传热。所述泡沫矩阵的最外面可以是也可以不是与泡沫矩阵内心相同，并且可以将热从热－电转换器187导走。

本技术领域人员应该了解，每个热泵190可以将热传到或导出热体140。此外，如需要可以运行每个热泵190从热能产生电能，换句话说，热泵190的主要应用包括调整热体140的温度，如可行，可以将过量的热转化为电能。为将热能管理模式转换为发电模式，每个热泵可以用类似上述系统21中热－电转换器的方式运行。然而，通常典型地在泡沫矩阵最外面与最里面之间以“主动”传热方式运行热－电转换器187。在这里使用时，应该将“主动”一词理解为运行诸如电子控制器的外部控制器以调整贯穿各个热－电转换器的控制连接的电压或电流，以一起调节它们的各自热交换方向和幅度。

在这一般模式下，可以取得热体的温度控制，或者可以将热体140的热量导出以进行发电。比如，本文中电子设备的冷却系统，其冷却剂流量可以根据贯穿各个热－电转换器187的控制连接的电压或电流的改变而改变。

在图5b中，箭头“H”表示在热泵190作为发电用冷却装置时热能传输进所述纤维管186矩阵的近似方向。热泵190用作加热器时，图5b中的箭头“H”需要反过来。箭头“F”表示工作流体横向流动。

如前所述，热－电转换器181热耦合至所述热交换泡沫，并且典型地将热“泵”进或“泵”出所述热交换泡沫。在热泵190用以冷却热体140的实施例中，可以施加第一方向的电压在装置181上，反之，在热泵190用以加热热体140的实施例中，可以施加相反方向的电压在装置181上。

参阅图5d，显示了图5b中热泵190的剖视图。热泵190可以包括在热电材料中热元件306、308阵列第一边的散热器302。热元件306、308可以包括多个n型和p型交替排列的装置，比如兹以提及方式纳入此处的美国专利第6,300,150号中所描述的。另一个散热器304设置于散热器302对边。

一起参阅图6，是贴附于半导体上的微管热泵封装结构400的示意图。封装结构400安装在电路板402上。电路板402具有许多连接点，可以连接至不同的电子系统和/或组件，包括电压线、接地点、逻辑连接点、时钟、处理器以及微处理器等。电路板402进一步包括许多连接至封装结构400的许多连接器404的接触区域。所述连接器404用“球”404显示，可以包括信号球、热球、电源球等等，如已知的，可以提供到电路板402的热和信号连接。

所述信号球进一步允许与封装结构400之间的外接通信，比如，热球可以提供外界热信息和控制，电源球可以为封装结构400内的半导体装置和冷却装置提供电能。基板405邻近球404。球404经典地安装或形成在半导体406上，以提供半导体406上或内的装置和组件与外界的连接。半导体406在基板405上或内形成或设置，可以包括一个或一个以上微半导体装置。所述包含的半导体装置可以包括模拟或数字电路、模数转换器、模模转换器、处理单元、放大器、信号处理器、控制器等等。

半导体406运行时典型地会产生热能。为优化性能，以及在一些实施例中取得合适的功能，需要把半导体406的热量散调。

如图5a－d所示热泵的微管热泵408，可以安装在半导体406上或内，以和半导体406进行热交流。在微管热泵408和半导体406之间可以设置热胶或导热胶以增强两者之间的热传导性能。所述热传导材料的热膨胀率一般要求与半导体基板适配，以防止在所述装置启动或关闭时两种材料之间的介面产生微裂缝。适用于本发明封装结构400的热介面材料可以是Btech公司所提供的应用于模片固定并具有大约750W/M*K热传导性的先进的热转移胶粘剂(Advanced Thermal Transfer Adhesive,ATTA)。在热泵408上施加直流电压时，热量会散发并从与半导体406接触的冷边转移至热泵408的顶部。因热泵408具有非常好的热转移能力，半导体406中的热量会被导走并散发到工作流体中。

所述系统的另一种新实施例可以使用离子驱动的气泵装置。以提及方式纳入此处的施利茨的美国专利申请第2005/0007725号描述了此输送机构的运行过程。可以使用所述离子驱动的气泵装置以将气体吹过微管热泵408的微管散热器。所述离子驱动的气泵装置可以是单层装置或多层三维装置，所述单层装置或多层三维装置直接整合在封装结构100上，以形成芯片冷却系统上完整的热泵结构。

也可以紧接在所述封装结构之后400安装所述离子驱动的气泵装置。以提及方式纳入此处的恩奎斯特的美国专利第6,905,557、6,864,585以及6,627,531中描述了至少三维多层装置的制造方法。也可以预想到其他最小化的形成在所述固态热泵408一部分的输送机构，包括压电陶瓷风扇元件以及超声马达驱动泵或风扇等等。Losinskid的美国专利第5,861,703号公开了一种作为范例的压电轴流风机。可以从物理仪器取得示范性的超声马达。

工业应用

以上描述的各种实施例的通常结构都在本发明范围内，以下描述的是图2中经由系统21发电的示意性过程。电子控制器170在启动时会初始化，比如，决定系统147和145内储存能源的状态。之后，电子控制器170启动水裂解设备122，其将从诸如水中产生双原子氢气。如上所述，可以采用如系统147或145内储存能源来为水裂解设备122的氢气产生初期供电。

通常在经由此处描述的机构来将反应流中氧气分离之后，将从水裂解设备122产生的氢气传输到每一个氢热等离子发电机140中。然后将双原子氢气转换为单原子氢气，并提供给热源/氢热等离子发电机140。在发电机140内的等离子发电将导致热能的释放，然后经由其中的热边将所述热能被转移到热－电转换器151。随后将热能从热－电转换器151转移到其冷边上的微管热交换器。如本文描述的，每个热－电转换器都会产生电流，以输送到电力系统175为电力负载供电。可以增加或减少等离子发电量，以满足系统的电力需求。

在实施前述的概念后，发电、热能管理以及机车推进的设计和运行中的改进之处都可以通过已知系统来实现。特别是，本发明在应用于本文中的船只中时几乎无限制范围，可以避免完全依赖燃料需求以及燃料储存，以及传输成本。此外，可以相对于以前设计，减少推进系统的尺寸和重量，并且减少运行时对环境的负面影响。此外，相对于以前的矿物燃料和核能推进系统，本发明中将水作为一次燃料来源可以实现重大安全改善。

上述本发明描述仅为示意描述目的，不应当以任何方式限制本发明范围。因此，本领域技术人员应该想到对本发明实施例进行的各种不同修改不会脱离本发明精神。在审阅附图以及权利要求时，其他方面、特性以及优点会更加明显。

Claims (25)

1.一种设置为使用水作为一次燃料来源的发电系统，所述系统包括：

用于执行水裂解工艺的水裂解设备，所述水裂解设备将水裂解成双原子氢气和氧气；

第一能量转换设备，包括：

第一氢热等离子发电机，其被设置为从所述水裂解设备接收所述双原子氢气的第一供应以用于在由所述第一氢热等离子发电机执行的第一反应进程中使用，热能从所述第一氢热等离子发电机产生；

热-电转换器，其具有热耦合至所述第一氢热等离子发电机以从由所述第一氢热等离子发电机产生的所述热能产生电力的热边；以及

第一微管散热器，其热耦合至所述热-电转换器的冷边以将来自所述热-电转换器的所述冷边的热能传输至流经所述第一微管散热器的工作流体的第一流；

第二能量转换设备，包括：

第二氢热等离子发电机，其被设置为从所述水裂解设备接收所述双原子氢气的第二供应以用于在由所述第二氢热等离子发电机执行的第二反应进程中使用，热能从所述第二氢热等离子发电机产生；以及

第二微管散热器，其热耦合至所述第二氢热等离子发电机以将来自所述第二氢热等离子发电机的所述热能传输至流经所述第二微管散热器的工作流体的第二流；

电能储存装置，其连接至所述第一能量转换设备的所述热-电转换器，用于使用由所述第一能量转换设备产生的电力给所述电能储存装置充电；

热能储存装置和热泵，所述热泵通过流体通道的方式将所述热能储存装置连接至所述第一微管散热器，在所述工作流体的第一流中的热能经过所述流体通道通过所述热泵可传输至所述热能储存装置；

电力系统，其连接至所述电能储存装置和所述热-电转换器并包括可连接至电力负载用于从所述电能储存装置或所述热-电转换器给所述电力负载供电的电力输出、电压转换器和信号调节机构；以及

电子控制器，其可操作地连接至所述水裂解设备、所述第一能量转换设备和所述第二能量转换设备以及所述电能储存装置和所述热能储存装置，以便控制所述水裂解设备的所述水裂解工艺和所述氢热等离子发电机的反应进程、控制经过所述第一微管散热器和所述第二微管散热器的所述工作流体的第一流和第二流的状况以及确定和控制所述电能储存装置和所述热能储存装置的能量水平。

2.根据权利要求1所述的系统，包括氧气转移机构，其连接至所述水裂解设备用于将来自所述水裂解设备的氧气转移以供另外的设备使用所述氧气。

3.根据权利要求2所述的系统，包括氧气分离隔膜，其连接至所述水裂解设备用于自所述水裂解设备提供相对纯的氧气至所述氧气转移机构。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述另外的设备包括臭氧转换设备。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述臭氧转换设备连接至水处理设备，所述水处理设备包括臭氧注射设备，所述臭氧注射设备用于将来自所述臭氧转换设备的臭氧注射到所述水处理设备处的供应的水中。

6.根据权利要求2所述的系统，其中所述另外的设备包括清洗设备，该清洗设备被配置为在由所述清洗设备执行的清洁或消毒功能中使用来自所述水裂解设备的转移的氧气。

7.根据权利要求4所述的系统，其中所述臭氧转换设备连接至清洗设备，所述清洗设备被配置为在由所述清洗设备执行的清洁或消毒功能中使用来自所述臭氧转换设备的臭氧。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述清洗设备包括清洗器。

9.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述清洗设备包括洗碗机或洗衣机。

10.根据权利要求6或7所述的系统，其中所述清洗设备连接至所述发电系统的所述电力系统，以据此给所述清洗设备供电。

11.根据权利要求2所述的系统，其中所述另外的设备包括生命支持设备。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述生命支持设备是其中嵌入了所述发电系统的交通工具的车载生命支持设备。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述交通工具是船舶。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述船舶是潜水船舶。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其中所述水裂解设备被配置为从所述船舶在其中行进的水体抽取用于所述水裂解工艺的水源。

16.根据权利要求12或13所述的系统，其中所述交通工具包括推进机构，其可操作地耦合至所述发电系统的所述电力系统，用于据此给所述推进机构供电。

17.根据权利要求1所述的系统，其中每个微管散热器包括纤维管，该纤维管具有能够在使用气态工作流体时赋予至少10W/m*K的传热系数的材料和结构组成。

18.根据权利要求1所述的系统，其中每个微管散热器包括纤维管，该纤维管具有能够在使用液体工作流体时赋予至少100W/m*K的传热系数的材料和结构组成。

19.根据权利要求1所述的系统，其中每个微管散热器包括使用铜、铝、碳化硅或金刚石涂覆的散热器矩阵材料。

20.根据权利要求1所述的系统，其中每个微管散热器包括具有等于或大于2800W/m*K的传热系数的基于金刚石涂层的传热材料。

21.根据权利要求1所述的系统，其中每个微管散热器包括基于金刚石涂层的具有等于3000W/m*K的传热系数的传热材料。

22.根据权利要求1所述的系统，其中所述工作流体的所述第一流和所述第二流每一个包括去离子水、乙二醇或油。

23.根据权利要求1所述的系统，其中使用包含铜、氧化铜、氧化铝或纳米钻石的纳米晶颗粒在内的去离子水、乙二醇或油以增强工作流体的传热能力。

24.根据权利要求1所述的系统，包括设置为传递或移走在多个部件之中或之间的热量的超导热转移介质，所述部件包括以下中的一个或多个：(i)所述第一能量转换设备的所述第一微管散热器；(ii)所述第一能量转换设备的所述热-电转换器；(iii)所述热能储存装置；以及(iv)所述第二能量转换设备的所述第二微管散热器。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述超导热转移介质限定所述多个部件中的两个或更多个之间的管连接的内壁上的超导涂层。