CN104520099A - 动力传输 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一些实施方式涉及金属颗粒、这些金属颗粒的制造方法和使用方法。在一些实施方式中，金属颗粒可以用二氧化硅涂布，并可以用作动力传输系统的一部分。

Description

动力传输
技术领域
本文的实施方式主要涉及传输能量(energy)的设备和方法。
背景技术
现已存在将动力(power)从一个地点传输至另一地点的多种设备和方法。动力可以以各种形式传输，包括但不限于光、电和热。
发明内容
在一些实施方式中，提供了一种经二氧化硅涂布的金属颗粒。该颗粒可以包含直径为约0.5纳米～约5,000,000纳米的金属芯。该颗粒可以包含金属芯上的涂层，该涂层可以包含二氧化硅并且具有贯穿该涂层至金属芯的一个或多个孔洞。在一些实施方式中，孔洞可使氧化剂能够接触金属芯。在一些实施方式中，涂层为约0.2纳米～约200纳米厚。
在一些实施方式中，提供了一种动力传输方法。该方法可以包括提供经二氧化硅涂布的金属颗粒，该颗粒包含金属芯和金属芯上的涂层。该方法可以包括还原金属芯从而由该颗粒蓄积热量，和氧化该金属芯从而由该颗粒生成热量。
在一些实施方式中，提供了一种经二氧化硅涂布的金属颗粒的制造方法。该方法可以包括提供金属芯和用二氧化硅涂布该金属芯，以形成经二氧化硅涂布的金属颗粒。在一些实施方式中，该涂层包含二氧化硅。在一些实施方式中，如本文中所述，该涂层包含贯穿该涂层至金属芯的至少一个孔洞。该方法可以包括干燥该经二氧化硅涂布的金属颗粒。在一些实施方式中，该方法包括在气流中烘焙该颗粒。由此，该方法包括制造经二氧化硅涂布的金属颗粒。
在一些实施方式中，提供了一种动力传输设备。该动力传输设备可以包含至少一个经二氧化硅涂布的金属颗粒。该经二氧化硅涂布的金属颗粒可以包含金属芯和金属芯上的涂层，其中，该涂层包含二氧化硅和贯穿该涂层至金属芯的至少一个孔洞。该至少一个孔洞被构造为使氧化剂能够接触该金属芯。该动力传输设备包括第一腔室，该第一腔室被构造为使该经二氧化硅涂布的金属颗粒能够还原。该动力传输设备包括第二腔室，该第二腔室被构造为使该经二氧化硅涂布的金属颗粒能够氧化。该动力传输设备包括使第一腔室与第二腔室流体连通的通道。在一些实施方式中，该通道被构造为使至少一个经二氧化硅涂布的金属颗粒能够从第一腔室流至第二腔室。该动力传输设备包括下述装置，所述装置被构造为接收由第二腔室中的经二氧化硅涂布的金属颗粒氧化所产生的热量。
以上发明内容只是示例性的，而绝不意在以任何方式进行限制。除上述说明性方面、实施方式和特征之外，其他方面、实施方式和特征通过参照附图和以下详细描述而变得显而易见。
附图说明
图1是经二氧化硅涂布的金属颗粒的一些实施方式的图。
图2是图示了动力传输方法的一些实施方式的流程图。
图3是图示了动力传输方法的一些实施方式的流程图。
图4是图示了经二氧化硅涂布的金属颗粒的制造方法的一些实施方式的流程图。
图5是图示了说明动力传输设备的示意图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，对构成其一部分的附图进行参照。附图中，除非另有上下文指出，否则相似的附图标记通常指示的是相似的组成部分。具体实施方式、附图和权利要求中所描述的说明性实施方式并不意在起限制作用。可以采用其他实施方式，并可进行其他改变，而不脱离本文所提出的主题的精神或范围。容易理解的是，本文一般性描述并如附图所说明的本发明的方面可以以各种各样的不同配置进行排列、替换、组合、分离和设计，所有这些在此都得到明确预期。
在一些实施方式中，提供了传输和/或存储动力的设备和方法。在一些实施方式中，该设备和/或方法可以用于将动力(例如，以热的形式)从第一位置传输至第二位置。在一些实施方式中，这可以通过使用经涂布的金属颗粒来实现，所述经涂布的金属颗粒可以用于将热量从第一位置传输至第二位置。在一些实施方式中，该颗粒包含金属芯和金属芯上的涂层。在一些实施方式中，该涂层包含二氧化硅。在一些实施方式中，该涂层可以是导电性的。在一些实施方式中，该涂层具有贯穿该涂层至金属芯的一个或多个孔洞，并且该孔洞允许氧化剂或还原剂接触金属芯。在一些实施方式中，经涂布的颗粒能够实现氧化和/或还原的反复循环，而不使颗粒的尺寸增大和/或表面化学改变至采用未经涂布的颗粒的情况下可能发生的程度。因此，在一些实施方式中，该涂层可以提供通过例如还原和/或氧化过程传输热量的基板，该基板可以高效地用于反复使用。
在一些实施方式中，金属芯可以进行还原，并且这种吸热反应能够使热量集聚和/或存储在颗粒中。在一些实施方式中，在稍后的时点，该金属芯随后可以进行氧化，从而由该颗粒提供热量(例如，通过放热反应)。在一些实施方式中，这些过程可以在第一和第二位置进行。例如，在一些实施方式中，该颗粒可以在第一位置进行还原，转移至第二位置，然后进行氧化，由此对第二位置的设备提供热量。虽然本申请常提及热量和/或动力传递，但如本领域技术人员将理解的，这不应限于对特定位置添加热量，还可以包括从某一位置消除热量和/或动力。类似地，可采用本文中提供的任一实施方式而无需将颗粒从第一位置输送至第二位置。例如，颗粒可以吸收热量(例如，通过吸热反应)，在同一位置保持特定的时长，然后在同一位置进行放热反应或只是释放其能量，从而充当热量和/或动力存储设备。此外，在一些实施方式中，该系统可以用作散热器，例如在一些实施方式中，该颗粒可以在需要冷却的物品附近进行还原，由此冷却该物品。虽然出于各种目的而可以使用这些设备的这些和其他变型，但在一些实施方式中，提供动力传输设备来在第二位置提供热量和/或在第一位置进行冷却，例如用作建筑物或车辆的加热器。
在一些实施方式中，提供了一种经涂布的金属颗粒。在一些实施方式中，该颗粒包含金属芯。在一些实施方式中，该颗粒包含金属芯上的涂层。在一些实施方式中，该涂层包含二氧化硅。在一些实施方式中，该涂层包含至少一个孔洞。图1是图示了经涂布的金属颗粒101的一些实施方式的图。在一些实施方式中，该颗粒包含金属芯110。在一些实施方式中，该颗粒包含金属芯110上的涂层120。在一些实施方式中，涂层120包含至少一个孔洞130。在一些实施方式中，金属芯表面的一部分是未经涂布的部分150，因而金属芯无需整个表面都经涂布。但是，如本领域技术人员将理解的，涂层可以提供一些益处，因而涂层的程度可以对应于所需量的由涂层提供的保护。
在一些实施方式中，经涂布的颗粒是纳米尺度的。在一些实施方式中，经涂布的金属颗粒是微米尺度的。在一些实施方式中，经涂布的金属颗粒的直径为约1纳米～约1,000,000纳米。在一些实施方式中，颗粒的直径为至少约0.2纳米，例如至少约0.2纳米、0.3纳米、0.5纳米、1纳米、2纳米、3纳米、5纳米、10纳米、15纳米、20纳米、30纳米、40纳米、50纳米、60纳米、70纳米、80纳米、90纳米、100纳米、110纳米、120纳米、150纳米、200纳米、250纳米、300纳米、350纳米、400纳米、500纳米、600纳米、700纳米、800纳米、900纳米、1,000纳米、1,100纳米、1,200纳米、1,500纳米、2,000纳米、2,500纳米、3,000纳米、4,000纳米、5,000纳米、7,000纳米、10,000纳米、20,000纳米、30,000纳米、40,000纳米、50,000纳米、70,000纳米、100,000纳米、150,000纳米、200,000纳米、300,000纳米、400,000纳米、500,000纳米、600,000纳米、700,000纳米、800,000纳米、900,000纳米、1,000,000纳米、1,100,000纳米、1,500,000纳米、2,000,000纳米、2,500,000纳米、3,000,000纳米、3,500,000纳米、4,000,000纳米、4,500,000纳米、4,800,000或5,00,000纳米，包括所列值中任二值之间限定的任何范围。
在一些实施方式中，金属芯包含可以进行氧化和还原的金属或合金。在一些实施方式中，金属芯包含铁、镁或钙中的一种或多种。在一些实施方式中，金属芯的表面处于氧化态。在一些实施方式中，金属芯的表面处于还原态。
在一些实施方式中，金属芯的直径为至少约0.1纳米，例如至少约0.5纳米、1纳米、2纳米、5纳米、10纳米、50纳米、90纳米、100纳米、110纳米、120纳米、150纳米、200纳米、250纳米、300纳米、500纳米、1,000纳米、1,500纳米、2,000纳米、3,000纳米、5,000纳米、10,000纳米、15,000纳米、20,000纳米、30,000纳米、50,000纳米、90,000纳米、100,000纳米、110,000纳米、150,000纳米、200,000纳米、300,000纳米、500,000纳米、800,000纳米、1,000,000纳米、1,500,000纳米、2,000,000纳米、2,500,000纳米、3,000,000纳米、3,500,000纳米、4,000,000纳米、4,500,000纳米、4,900,000纳米或5,000,000纳米，包括所列值中任二值之间限定的任何范围。在一些实施方式中，芯的直径为约0.5纳米～约5,000,000纳米。在一些实施方式中，芯的直径为约100纳米～约100,000纳米。
在一些实施方式中，至少部分金属芯上存在涂层。在一些实施方式中，金属芯的外表面接触涂层的内表面。在一些实施方式中，金属芯的表面与涂层之间存在顶部空间(headspace)。在一些实施方式中，金属芯通过至少两个接触点接触涂层，但金属芯与涂层的非接触表面之间存在顶部空间。在一些实施方式中，涂层包含至少一层二氧化硅。在一些实施方式中，涂层包含两层或更多层二氧化硅，例如2、3、4、5、10、20、30、40、50层或更多层二氧化硅。在一些实施方式中，二氧化硅是结晶态的。在一些实施方式中，二氧化硅是非晶态的。在一些实施方式中，涂层包含结晶和非晶态二氧化硅。在一些实施方式中，可以使用任何金属氧化物，包括不包含二氧化硅的那些金属氧化物，只要其具有绝缘功能即可。
在一些实施方式中，涂层具有基本均匀的厚度。在一些实施方式中，厚度的均匀性通过测量至少约10个分散点的涂层厚度并计算厚度的标准偏差与平均厚度的比例来表征。在一些实施方式中，标准偏差与平均厚度的比例不大于约40％，例如，不大于约1％、2％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％。在另一些实施方式中，涂层在一些区域明显厚于另一些区域(例如，涂层不需要均匀性时)。在一些实施方式中，涂层的平均厚度为至少约0.05纳米，例如约0.05纳米、0.1纳米、0.15纳米、0.2纳米、0.25纳米、0.3纳米、0.4纳米、0.5纳米、1纳米、1.5纳米、2纳米、2.5纳米、3纳米、4纳米、5纳米、6纳米、7纳米、8纳米、9纳米、10纳米、11纳米、12纳米、13纳米、15纳米、17纳米、20纳米、25纳米、30纳米、35纳米、40纳米、50纳米或100纳米，包括所列值中任二值之间的范围。在一些实施方式中，涂层的平均厚度为约0.2纳米～约10纳米。
在一些实施方式中，涂层相对于整个经涂布的颗粒而言是薄的。在一些实施方式中，涂层的相对厚度可以描述为涂层相对于经涂布的颗粒体积的体积分数。在一些实施方式中，涂层相对于经涂布的颗粒的体积分数不大于经涂布的颗粒体积的约5％，例如为经涂布的颗粒体积的约0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％，包括所列值中任二值之间限定的范围。在一些实施方式中，涂层相对于经涂布的颗粒的体积分数不大于经涂布的颗粒体积的约1％。在一些实施方式中，涂层包含二氧化硅。
在一些实施方式中，涂层防止和/或减少经涂布的第一金属颗粒的金属芯与经涂布的第二金属颗粒的金属芯接触。例如，如果同一容器中存在两种以上经涂布的颗粒，则涂层防止和/或减少这些颗粒的芯彼此接触的可能性。
在一些实施方式中，涂层即使在多个氧化和还原循环之后也可实质上防止经涂布的金属颗粒的金属芯生长。在一些实施方式中，在10次氧化还原循环之后，经涂布的金属颗粒的金属芯生长了不超过约5％，例如不超过约10％。在一些实施方式中，当芯颗粒很小时，它们可以在涂布后集聚(团聚)。当芯颗粒较大时，它们可以在涂布前团聚。因此，在涂布过程中会发生颗粒的生长。
在一些实施方式中，涂层含有至少一个孔洞。在一些实施方式中，孔洞贯穿涂层至金属颗粒的外表面。在一些实施方式中，孔洞在涂层外表面上的直径与其在涂层内表面上的直径实质上相同。在一些实施方式中，孔洞实质上呈圆锥形。在一些实施方式中，孔洞使气态氧化剂或还原剂能够接触金属颗粒的表面。在一些实施方式中，孔洞使电极能够接触金属颗粒的表面。在一些实施方式中，孔洞包含金属颗粒的未经涂布区域。在一些实施方式中，孔洞具有至少约0.01纳米的直径，例如至少约0.01纳米、0.02纳米、0.03纳米、0.04纳米、0.05纳米、0.06纳米、0.07纳米、0.1纳米、0.15纳米、0.2纳米、0.3纳米、0.4纳米、0.5纳米、0.6纳米、0.7纳米、0.8纳米、0.9纳米、1纳米、1.1纳米、1.2纳米、1.3纳米、1.4纳米、1.5纳米、2纳米、2.5纳米、3.5纳米、4纳米、4.5纳米、5纳米、6纳米、7纳米、8纳米、9纳米、9.5纳米或10纳米，包括所列值中任二值之间限定的任何范围。在一些实施方式中，孔洞具有约0.05纳米～约5纳米的直径。
图1示出了孔洞130。在一些实施方式中，孔洞被构造为使氧化剂140能够接触金属芯110。在一些实施方式中，孔洞被构造为使还原剂160能够接触金属芯110。在一些实施方式中，这些可以是相同的孔洞，或者可以是不同的孔洞。
在一些实施方式中，涂层的部分而非全部包含如本文中所述的孔洞。在一些实施方式中，涂层的孔洞具有实质上相同的直径。在一些实施方式中，涂层的两个或更多个孔洞具有实质上不同的直径。在一些实施方式中，包含孔洞的涂层的百分比(计算为含有孔洞的经涂布的颗粒的外表面积百分比)为至少约0.01％，例如约0.01％,0.05％、0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.3％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或95％，包括所列值中任二值之间的范围。在一些实施方式中，涂层的约0.1％～约99.9％包含孔洞。在一些实施方式中，涂层的约0.1％～约20％包含孔洞。在一些实施方式中，涂层的约0.2％～约2％包含孔洞。在一些实施方式中，孔洞的形状可以是规则的。在一些实施方式中，孔洞的形状可以是不规则的。在一些实施方式中，孔洞可以具有尺寸和/或形状分布。
在一些实施方式中，经涂布的金属颗粒包含直径为约0.5纳米～约5,000,000纳米的金属芯和该金属芯上的包含二氧化硅和至少一个孔洞的涂层。在一些实施方式中，孔洞被构造为使氧化剂能够接触金属芯。在一些实施方式中，涂层为约0.2纳米～约200纳米厚。
在一些实施方式中，提供了一种经涂布的金属颗粒的集合体(collection)。在一些实施方式中，经涂布的金属颗粒可以是本文提供的经涂布的颗粒中的任一种。在一些实施方式中，该集合体包括下述颗粒，所述颗粒具有实质上相同的芯金属类型、直径、涂层厚度、涂层体积分数、孔径和/或二氧化硅涂层的孔洞分数。在一些实施方式中，该集合体包括在以下方面中的至少一个方面不同的两种或更多种颗粒：芯金属类型、直径、涂层厚度、涂层体积分数、孔径和/或二氧化硅涂层的孔洞分数。在一些实施方式中，该集合体可以包括在以上特性和/或其他特性中任一项或多项上有不同的经涂布的颗粒。在一些实施方式中，颗粒的尺寸不同。在一些实施方式中，大颗粒和小颗粒可组合使用，使得小颗粒可以占据大颗粒之间的空隙。在一些实施方式中，铁颗粒之间可以存在一些空隙。在一些实施方式中，由于存在涂层，因此颗粒之间不需要存在间隙。在一些实施方式中，颗粒尺寸可以在约1微米～约0.1微米之间不同。
在一些实施方式中，颗粒的体积和/或量可以根据应用所需的热量来确定。例如，直径为5mm的铁颗粒可以产生4KJ的热量，1摩尔铁产生400KJ的热量。
在一些实施方式中，部分颗粒具有表面处于氧化态的金属芯。在一些实施方式中，至少约1％的颗粒具有处于还原态的金属芯表面，例如，至少约1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、97％、99％或100％，包括所列值中任二值之间的任何范围或者高于所列值中任一值的任何范围。在一些实施方式中，至少约90％的颗粒具有处于还原态的表面。在一些实施方式中，至少约2％的颗粒具有处于氧化态的金属芯表面，例如，至少约1％、2％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％、97％、99％或100％，包括所列值中任二值之间的范围。在一些实施方式中，至少约90％的颗粒具有处于氧化态的表面。
在一些实施方式中，提供了一种动力传输方法。在一些实施方式中，该方法包括提供本文所述的经涂布的金属颗粒(例如，经二氧化硅涂布的金属颗粒)。在一些实施方式中，该方法包括还原经涂布的金属颗粒的金属芯，由此蓄积热量。在一些实施方式中，该方法包括氧化经涂布的金属颗粒的金属芯，由此生成热量。在一些实施方式中，颗粒可以在还原与氧化事件之间移动，从而将动力从第一位置传输至第二位置。在一些实施方式中，颗粒无需移动，由此能量可以进行存储并在稍后的时点在需要时传输或提供。
图2是图示了动力传输方法的一些实施方式的流程图。在一些实施方式中，提供经涂布的颗粒(200)。在一些实施方式中，经涂布的颗粒进行还原(210)。在一些实施方式中，金属芯进行氧化(220)。在一些实施方式中，颗粒在氧化和还原过程之间改变位置(230)。在一些实施方式中，金属芯的还原将热量蓄积在颗粒中(240)。在一些实施方式中，金属芯的氧化生成热量(250)。
本领域技术人员将了解，对于本文所公开的此种和其他过程以及方法而言，该过程和方法所实现的功能可以以不同顺序来实施。此外，所概述的步骤和操作仅提供作为实例，并且一些步骤和操作可以是可选的、可合并为更少的步骤和操作或者可扩充为附加步骤和操作，而不偏离所公开的实施方式的主旨。
图3是图示了动力传输方法的一些实施方式的流程图。在一些实施方式中，提供颗粒(301)。在一些实施方式中，使颗粒与氧接触(360)。在一些实施方式中，颗粒进行氧化(370)。在一些实施方式中，将颗粒移动至第二位置(380)。在一些实施方式中，使颗粒与氢和还原剂接触(310)。在一些实施方式中，对颗粒施加负电位(320)。在一些实施方式中，颗粒进行还原(330)。在一些实施方式中，将颗粒移动至第一位置(350)。在一些实施方式中，额外进行重复的氧化、还原和/或颗粒移动。
在一些实施方式中，该动力传输方法包括在经涂布的金属颗粒进行氧化和/或还原后移动该颗粒。在一些实施方式中，将颗粒从第一位置移动至第二位置。在一些实施方式中，将颗粒从第二位置移动至第一位置。在一些实施方式中，经涂布的金属颗粒在第一位置进行氧化，移动至第二位置，并在第二位置进行还原。在一些实施方式中，经涂布的金属颗粒在第二位置进行还原，移动至第一位置，并在第一位置进行氧化。在一些实施方式中，颗粒在从第一位置移出后且到达第二位置前，可至少移动至至少一个另外的位置。在一些实施方式中，颗粒在从第二位置移出后且到达第一位置前，可至少移动至至少一个另外的位置。在一些实施方式中，颗粒在实质上相同的位置进行氧化和还原，并且在颗粒进行氧化时将需要热量的设备设置在颗粒附近。因此，在一些实施方式中，可以将其他设备和/或腔室和/或发热/吸热表面移动至颗粒，而不是移动颗粒。在一些实施方式中，颗粒在实质上相同的位置进行氧化和还原，并且在颗粒进行还原时将产生热量的设备设置在颗粒附近。
在一些实施方式中，该动力传输方法或该方法的一些部分可进行重复。在一些实施方式中，该动力传输方法包括多个氧化和还原循环。在一些实施方式中，两种或更多个颗粒进行还原和氧化循环。在一些实施方式中，对同一颗粒进行两次或更多次还原和氧化循环。在一些实施方式中，对于同一经涂布的金属颗粒重复进行该动力传输方法。在一些实施方式中，对该方法或该方法的一部分重复进行至少两次，例如，重复2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、110、120、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、10,000次或更多次。在一些实施方式中，以至少约每2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟、30分钟、35分钟、40分钟、45分钟、50分钟、55分钟、60分钟、65分钟、70分钟、7分钟、80分钟、85分钟、90分钟、95分钟、100分钟、105分钟、110分钟或115分钟一次，或者约每2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、15小时、16小时、17小时、18小时、19小时、20小时、21小时、22小时或23小时一次，或者约每1天、2天、3天、4天、5天、6天、7天、8天、9天、10天、15天、20天、25天或30天一次的频率进行重复。在一些实施方式中，在多次循环使用后，经涂布的金属颗粒的直径保持实质上不变。在一些实施方式中，在20次循环使用后，与第一次循环使用开始时的直径相比，该金属颗粒的直径增加了约20％以下，例如10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。
在一些实施方式中，在多次循环使用后，经涂布的金属颗粒的直径保持实质上不变。在一些实施方式中，在20次循环使用后，与第一次循环使用开始时的直径相比，该金属颗粒的直径增加了约20％以下，例如0.1％、0.2％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％。
在一些实施方式中，该动力传输方法包括氧化过程。在一些实施方式中，氧化包括使金属芯与氧化剂(例如氧)接触。通常，氧化是放热反应，因而引起热量生成。
在一些实施方式中，该动力传输方法包括还原过程。在一些实施方式中，还原包括使金属芯与还原剂(例如氢气或钠)接触。在一些实施方式中，还原包括使金属芯与电极接触，并对金属芯施加负电位。在一些实施方式中，负电位为至少约0.1伏，例如约0.1伏、0.2伏、0.3伏、0.5伏、0.9伏、1伏、1.1伏、1.2伏、1.5伏、1.9伏、2伏、3伏、4伏、5伏、10伏、15伏、20伏、25伏、30伏、50伏或100伏。在一些实施方式中，负电位为约0.5伏～约20伏。在一些实施方式中，施加于金属芯的电流为交流(AC)或直流(DC)中的一种。通常，还原是吸热反应，因而引起热量蓄积。
在一些实施方式中，该动力传输方法在物品内部或附近进行。在一些实施方式中，物品需要加热或冷却。在一些实施方式中，工业制造物品(manufactured item)的第一位置需要冷却，而第二位置需要加热。在一些实施方式中，工业制造物品为车辆、便携式建筑(portable building)、计算机服务器或电子可读介质。在一些实施方式中，车辆是以下类型：其不具有内燃机或其内燃机在车辆运行时不必运行，例如电动汽车、混合动力电动汽车或燃料电池汽车。
在一些实施方式中，该动力传输方法包括提供经涂布的金属颗粒，其包含金属芯。该颗粒包含金属芯上的涂层，而该涂层包含二氧化硅和贯穿涂层至金属芯的至少一个孔洞。孔洞使氧化剂能够接触金属芯。金属芯进行还原，由此蓄积热量。金属芯进行氧化，由此生成热量。
在一些实施方式中，提供了一种经涂布的金属颗粒的制造方法。在某一实施方式中，该方法包括提供金属芯。在一些实施方式中，该方法包括涂布该金属芯。在一些实施方式中，该涂层可以是二氧化硅涂层。在一些实施方式中，该涂层可以是绝缘性涂层。在一些实施方式中，该方法包括干燥经涂布的芯。在一些实施方式中，该方法包括在气流中烘焙经涂布的芯。在一些实施方式中，如本文所述可由此形成经涂布的金属颗粒。
图4是图示了经二氧化硅涂布的金属颗粒的制造方法的流程图。在一些实施方式中，提供芯(401)。在一些实施方式中，该芯的涂布是用二氧化硅至少部分地涂布(410)。在一些实施方式中，干燥该涂层(420)。可选的是，在气流中烘焙该颗粒(430)。在一些实施方式中，收集经二氧化硅涂布的金属颗粒(440)。
在一些实施方式中，可提供的金属芯为金属盐颗粒。在一些实施方式中，金属芯由芯前体形成。在一些实施方式中，芯前体包括铁、镁或钙的前体。铁前体的非限制性实例包括氧化铁、草酸铁、乙酸铁、碳酸铁、硝酸铁、硫酸铁、氯化铁和/或其他含铁化合物。在一些实施方式中，芯前体是纳米～微米尺度的。在一些实施方式中，芯的直径如本文中所述。在一些实施方式中，纳米～微米尺度的芯通过从反胶束溶液或胶体溶液中析出金属化合物而形成。
在一些实施方式中，用二氧化硅和/或另一种涂层涂布金属芯。在一些实施方式中，将金属芯分散在溶液中，然后向该溶液添加二氧化硅前体。在一些实施方式中，二氧化硅前体为硅酸烷基酯，例如，原硅酸酯四甲酯、原硅酸四乙酯、原硅酸四丁酯、甲基三甲基硅酸酯和氨基丙基三甲基硅酸酯。在一些实施方式中，二氧化硅涂布物包含单层二氧化硅。在一些实施方式中，二氧化硅涂布物包括两层以上二氧化硅。在一些实施方式中，二氧化硅涂布物的厚度如本文中所述。在一些实施方式中，二氧化硅涂布物的厚度通过控制以下一个或多个因素来控制：二氧化硅前体的选择、二氧化硅前体的量、涂布反应的持续时间，或者如溶液温度或pH等涂布反应的条件。在一些实施方式中，二氧化硅涂布物的厚度和/或二氧化硅的体积分数如本文中所述。经二氧化硅涂布的芯可以由此形成。
在一些实施方式中，将经涂布的芯干燥。在一些实施方式中，将经涂布的芯从溶液中取出。在一些实施方式中，将围绕经涂布的芯的溶液排出或吸除。在一些实施方式中，将经涂布的芯在环境温度和压力条件下干燥。在一些实施方式中，将经涂布的芯在真空室中干燥。在一些实施方式中，将经涂布的芯在烘箱中干燥。
在一些实施方式中，将经涂布的芯在气流中烘焙。在一些实施方式中，在气流中烘焙经涂布的芯的步骤是可选的。在一些实施方式中，所述气体包含氢气。在一些实施方式中，经涂布的颗粒在至少约200℃的温度烘焙，例如至少约200℃、250℃、290℃、300℃、310℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、690℃、700℃、710℃、750℃、790℃、800℃、810℃、850℃、890℃、900℃、950℃、990℃、1000℃、1010℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1300℃、1400℃或1500℃，包括所列值中任二值之间的任何范围。在一些实施方式中，该温度为约300℃～约1000℃。在一些实施方式中，干燥和烘焙步骤的组合可产生本文所述的孔洞。
在一些实施方式中，涂层是至少部分地导电性的。在某一实施方式中，经涂布的芯可以具有下述二氧化硅涂层，所述二氧化硅涂层在含烃气流中烘焙，并使碳析出进入该二氧化硅涂层，由此赋予该二氧化硅涂层导电性。在一些实施方式中，所述烃包含一个、两个、三个或多于三个碳原子的分子，或者所列分子中两种以上的混合物。在一些实施方式中，该气流包含烃和氢。在一些实施方式中，烃气体与氢气的摩尔比为至少约1:0、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、50:1、80:1、100:1、200:1、300:1、500:1、900:1、1000:1、1100:1、1500:1、2000:1、3000:1、5000:1、10000:1、20000:1或50000:1，包括所列值中任二值之间的范围。在一些实施方式中，经二氧化硅涂布的芯在含烃气流中于约500℃～约800℃的温度烘焙，由此赋予二氧化硅层导电性。在一些实施方式中，可以使用各种硅酸烷基酯来制作所述涂层。一些实例是原硅酸酯四甲酯、原硅酸四乙酯、原硅酸四丁酯、甲基三甲基硅酸酯和氨基丙基三甲基硅酸酯。
在一些实施方式中，所述制造方法包括涂布金属芯以形成经涂布的金属芯。涂层可以包含二氧化硅。该涂层包含贯穿该涂层至金属芯的至少一个孔洞。孔洞使氧化剂能够接触金属芯。干燥经涂布的金属颗粒。将经涂布的金属颗粒可选地在气流中烘焙。由此形成的颗粒包含贯穿涂层至金属芯的至少一个孔洞，其中，该孔洞被构造为使氧化剂能够接触金属芯。在一些实施方式中，通过使二氧化硅基涂层中存在烃，可使涂层是导电性的。
在一些实施方式中，提供了一种动力传输设备。在一些实施方式中，该动力传输设备包括本文所述的至少一种经涂布的金属颗粒。在一些实施方式中，该动力传输设备包括第一腔室，该第一腔室被构造为使经涂布的金属颗粒能够还原。在一些实施方式中，该动力传输设备包括第二腔室，该第二腔室被构造为使经涂布的金属颗粒能够氧化。在一些实施方式中，该动力传输设备包括使第一腔室与第二腔室流体连通的通道，并且该通道使经涂布的金属颗粒能够在第一腔室与第二腔室之间传送。
图5是动力传输设备601的示意图。在一些实施方式中，该设备包括至少一个经涂布的金属颗粒610。在一些实施方式中，该设备包括第一腔室620，第一腔室620被构造为使经涂布的金属颗粒能够还原。在一些实施方式中，该设备包括第二腔室630，第二腔室630被构造为使经涂布的金属颗粒能够氧化。在一些实施方式中，该设备包括通道640，其连通第一腔室620与第二腔室630，并使经涂布的金属颗粒能够在这两个腔室之间传送。在一些实施方式中，该装置包括热收集元件650。在一些实施方式中，连接热收集元件650以使热传递至放热器(radiator)660。
在一些实施方式中，该动力传输设备包括一个或多个腔室。在一些实施方式中，各腔室被构造为容纳经涂布的金属颗粒。在一些实施方式中，腔室被构造为容纳至少约1个经涂布的金属颗粒，例如，例如至少约1、101、102、103、104、105、106、107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、1015、1016、1017、1018、1019、1020、1021、1022、1023、1024、1025、1026、1027、1028、1029或1030个颗粒，包括所列值中任二值之间限定的任何范围。在一些实施方式中，腔室是实质上封闭的，例如箱、筒、袋或包。在一些实施方式中，第一腔室具有至少一个开放面，例如料斗或槽道。在一些实施方式中，腔室包括用于使经涂布的金属颗粒进入的第一开口。在一些实施方式中，第一开口允许一次进入一种经涂布的金属颗粒。在一些实施方式中，第一开口允许多种经涂布的金属颗粒同时进入。在一些实施方式中，腔室包括用于释放经涂布的金属颗粒的第二开口。在一些实施方式中，第二开口允许一次进入一种经涂布的金属颗粒。在一些实施方式中，第二开口允许多种经涂布的金属颗粒同时进入。在一些实施方式中，该腔室包括用于控制经涂布的金属颗粒进入和/或释放的至少一个阀。
在一些实施方式中，第一和/或第二腔室被构造为使经涂布的金属颗粒能够还原。在一些实施方式中，腔室被构造用于使腔室中实质上所有经涂布的金属颗粒同时和/或并行还原。在一些实施方式中，腔室被构造用于使其中容纳的至少约10％的经涂布的金属颗粒(例如约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％(包括所列值的任二值之间限定的任何范围)的颗粒)同时和/或并行还原。在一些实施方式中，腔室包括用于向颗粒提供气体或液体还原剂的注射器或喷口。在一些实施方式中，腔室容纳用于使颗粒电还原的至少一个电极。在一些实施方式中，腔室被构造用于使电极直接接触颗粒。在一些实施方式中，腔室容纳导电性材料，例如盐水溶液，其与电极接触以使电极能够同时还原多个颗粒。在一些实施方式中，腔室容纳用于抽除氧化剂或导电材料的排出口。
在一些实施方式中，第一和/或第二腔室被构造为使经涂布的金属颗粒能够氧化。在一些实施方式中，第二腔室被构造用于使其中容纳的至少约10％的经涂布的金属颗粒(例如约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％(包括所列值的任二值之间限定的任何范围)的颗粒)同时和/或并行氧化。
在一些实施方式中，动力传输设备包括额外的腔室，例如至少一个存储腔室，用于存储已氧化或还原的颗粒。在一些实施方式中，经涂布的金属颗粒在离开第一腔室后且达到第二腔室前存储在存储腔室中。在一些实施方式中，经涂布的金属颗粒在离开第二腔室后且达到第一腔室前存储在存储腔室中。
在一些实施方式中，该动力传输设备包括使第一腔室与第二腔室流体连通的至少一个通道。在一些实施方式中，该通道为管道(pipe)、槽道、管筒(tube)、软管(hose)或导管(conduit)之一。在一些实施方式中，将通道密封以使通道中的气体、液体或颗粒仅能在腔室与通道之间通过。在一些实施方式中，该通道包括用于使颗粒从第一腔室移动至第二腔室的设备，例如，传送器、泵、真空、螺杆或辊。在一些实施方式中，通道被构造用于使经涂布的金属颗粒双向移动，即，通道可以使颗粒从第一腔室移动至第二腔室，还可以使颗粒从第二腔室移动至第一腔室。
在一些实施方式中，动力传输设备包括至少一个通道，还可以包括两个以上通道，所述通道使第一腔室与第二腔室连通。在一些实施方式中，动力传输设备包括用于将经涂布的金属颗粒从第一腔室移动至第二腔室的第一通道，和将经二氧化硅涂布的金属颗粒从第二腔室移动至第一腔室的第二通道。在一些实施方式中，腔室可以是通道的一部分，和/或通道可以是腔室的一部分。由此，无需在所有实施方式中均采用分开的结构。
在一些实施方式中，动力传输设备包括被构造用于接收热量的装置。在一些实施方式中，该装置被构造为接收腔室(和/或通道)中的经涂布的金属颗粒氧化而产生的热量。在一些实施方式中，该装置接触第二腔室的表面。在一些实施方式中，该装置包括位于第二腔室内部的加热芯。在一些实施方式中，该装置接触与第二腔室接触的细丝或丝网。在一些实施方式中，该装置接触在第二腔室与该装置之间循环的导热材料，例如液体、凝胶、粉末或颗粒状固体。在一些实施方式中，该装置不接触第二腔室、芯、细丝或导热材料，而设置在与它们之间具有一定距离处。在一些实施方式中，该距离可以是任何距离，只要能够转移部分所需量的热。在一些实施方式中，该距离不大于约0.1毫米、0.5毫米、1毫米、2毫米、5毫米、10毫米、20毫米、30毫米、50毫米、100毫米、150毫米、200毫米、300毫米、500毫米、1000毫米或10,000毫米，包括所述值中任二值之间限定的任何范围。
在一些实施方式中，腔室可操作地连通于利用热量的设备或者生成热量的设备。在一些实施方式中，可操作的连通是物理连通，其包括与第二腔室和需要热量的设备接触的传导性材料。在一些实施方式中，该传导性材料是在第二腔室与需要热量的设备之间循环的液体、粉末或凝胶之一。在一些实施方式中，该传导性材料包含金属或碳纳米管中的至少一种。在一些实施方式中，该可操作的连通可通过管道系统实现，例如连通于空气管道的放热器，该空气管道包含可选的风扇或鼓风机。
在一些实施方式中，第二腔室可操作地连通于需要热量的设备。在一些实施方式中，该设备持续需要热量。在一些实施方式中，该设备仅不定期地需要热量。在一些实施方式中，该设备每操作周期需要至少约0.001焦耳、例如约0.001焦耳、0.005焦耳、0.01焦耳、0.02焦耳、0.05焦耳、0.1焦耳、0.15焦耳、0.2焦耳、0.3焦耳、0.5焦耳、1焦耳、1.5焦耳、2焦耳、2.3焦耳、3焦耳、4焦耳、5焦耳、6焦耳、7焦耳、8焦耳、9焦耳、10焦耳、20焦耳、50焦耳、100焦耳、150焦耳、200焦耳、300焦耳、500焦耳、800焦耳、1,000焦耳、2,000焦耳、3,000焦耳、5,000焦耳、10,000焦耳、15,000焦耳、20,000焦耳、30,000焦耳、50,000焦耳或100,000焦耳，包括所列值中任二值之间的任何范围。
在一些实施方式中，需要热量的设备为放热器、除霜器、发动机缸体、表面加热器、液压系统、炉灶(stove)、热板和/或辅助电源中的一个。
在一些实施方式中，第一腔室可操作地连通于生成热量的设备。在一些实施方式中，生成热量的设备需要冷却。在一些实施方式中，生成热量的设备是能源。在一些实施方式中，该设备每操作周期生成至少约0.001焦耳、例如约0.001焦耳、0.005焦耳、0.01焦耳、0.02焦耳、0.05焦耳、0.1焦耳、0.15焦耳、0.2焦耳、0.3焦耳、0.5焦耳、1焦耳、1.5焦耳、2焦耳、2.3焦耳、3焦耳、4焦耳、5焦耳、6焦耳、7焦耳、8焦耳、9焦耳、10焦耳、20焦耳、50焦耳、100焦耳、150焦耳、200焦耳、300焦耳、500焦耳、800焦耳、1,000焦耳、2,000焦耳、3,000焦耳、5,000焦耳、10,000焦耳、15,000焦耳、20,000焦耳、30,000焦耳、50,000焦耳或100,000焦耳，包括所列值中任二值之间的任何范围。在一些实施方式中，一个操作周期持续至少约0.1秒，例如，约0.1秒、0.5秒、1秒、1.5秒、2秒、3秒、5秒、10秒、20秒、30秒、50秒、100秒、200秒、300秒、600秒、1,000秒、2,000秒、5,000秒、10,000秒、20,000秒、50,000秒或100,000秒。
在一些实施方式中，生成热量的设备是微处理器、服务器、电子存储介质、空调、冰箱、电源、放热器、熔炉、反应腔室或发电器中的一个。
在一些实施方式中，本文所提供的一个或多个实施方式可以用作用于在电气设备(如电动汽车)中传输热量和/或能量的可再生、轻质、高效的动力生成系统。
虽然存在许多生产经涂布的颗粒的方法，但在一些实施方式中，通过在500℃～800℃的温度在含烃气流中加热二氧化硅包封的铁颗粒，从而使碳析出进入二氧化硅层中，并且对二氧化硅层赋予导电性。可以采用任何烃。在一些实施方式中，烃在室温为气体。在一些实施方式中，烃具有1～3个碳。另外，通过混合少量氢可以提高析出效率。通过以上程序，可以制备出导电性的经二氧化硅包封的金属颗粒。
在一些实施方式中，用于氧化和/或还原的气体无需从大气条件中浓缩或富集出。例如，在一些实施方式中，导电性的经二氧化硅涂布的金属颗粒可以通过以下过程蓄积和放出热量。当导电性的经二氧化硅涂布的金属颗粒接触空气时，氧气通过微孔接触金属芯，引起金属芯氧化，并且该反应生成热量。热量的释放速率可以通过二氧化硅层的厚度和微孔的直径来控制。放热反应结束之后，热量可以通过还原金属芯(吸热反应)来蓄积，并且可以再次生成热量。作为还原方法，可以利用氢气和还原试剂；但也可以选择如电还原等其他方法。由于颗粒是导电性的，因此当通过电极施加几伏的负电位时，负电位会到达金属芯；因此，金属芯可以进行还原。也就是，颗粒中的金属成分可以由AC或DC电力进行还原，并且蓄积热量。这提供了可以反复进行蓄和生热的系统。
通常，当金属颗粒反复进行氧化和还原(放热反应和吸热反应)时，金属颗粒将生长，这显著降低了氧化和还原的速率。在一些情况下，该速率可以降低至颗粒不能再用作放热和吸热材料的程度。换言之，难以将金属颗粒作为蓄热体而反复使用。在本文的一些实施方式中，金属颗粒的生长受到涂层(例如，二氧化硅)的物理限制，因此即使当金属颗粒进行反复氧化和还原时金属颗粒也不会生长(或大幅生长)。因此，一些实施方式提供了一种蓄热材料，即使在反复进行氧化和还原时其性能水平不像未经涂布的结构体那样大幅降低。
在一些实施方式中，涂层可以是可选的，并且可以将涂层除去，例如通过纳入用来分离金属颗粒的添加剂而除去。但是，在本文的一些实施方式中，由于金属颗粒通过厚度为数纳米的极薄二氧化硅层而分离，因此在该集合体中二氧化硅(或其他涂布材料)的体积分数保持为1％以下。因此，在一些实施方式中，可以完全防止(或减少)金属颗粒彼此接触，而不降低单位体积所吸收和生成的热量。
在一些实施方式中，由于芯颗粒涂布有导电性二氧化硅层，因此可以容易地对芯颗粒施加电压。也就是，可以利用电源使氧化的金属芯(在放热过程之后)还原(蓄热)。因此，在一些实施方式中，金属芯分离和导电性可以同时实现。
实施例
实施例1
经二氧化硅涂布的金属颗粒
颗粒具有约110纳米的外径。颗粒包含下述芯，所述芯含有占芯约90重量％的镁。芯具有约100纳米的直径。该芯由约5纳米厚的非晶二氧化硅层涂布，并且该层具有实质上均匀的厚度，使得当在50个分散点测量厚度时，厚度的标准差不大于平均厚度的约20％。约1％表面积的涂层包含贯穿二氧化硅涂层至金属芯的孔洞。孔洞具有约0.3纳米的平均直径。孔洞允许分子氧接触金属芯。二氧化硅涂层包含析出的碳，并因此而导电。
实施例2
经二氧化硅涂布的金属颗粒的制造方法
从胶体溶液中析出氧化铁，由此提供直径为约1000纳米的金属芯。将芯分散在溶液中。将原硅酸酯四甲酯在该溶液中水解，由此在该芯上形成二氧化硅层。原硅酸酯四甲酯的水解继续进行，直至二氧化硅层为约10纳米厚。将经二氧化硅涂布的芯从溶液中移出，并在环境条件下干燥24小时。经二氧化硅涂布的芯在约650℃于含氢和丙烷的气流中烘焙约45分钟。烘焙使丙烷析出进入二氧化硅涂布物中，因而获得导电的涂层。经二氧化硅涂布的芯具有贯穿二氧化硅涂层至铁芯的孔洞。至少10％表面积的涂层包括孔洞。孔洞具有约2纳米的平均直径。经二氧化硅涂布的金属颗粒具有约1020纳米的直径。
实施例3
动力传输方法
提供经二氧化硅涂布的金属颗粒。该颗粒具有直径为约500纳米的金属芯，其由深度为约5纳米的二氧化硅涂布。涂层在约2％的表面上包含孔洞。孔洞贯穿二氧化硅涂层至金属芯。孔洞各自具有约1纳米的直径。
在第一位置通过使颗粒与氢气接触而使颗粒还原。还原是吸热反应，其从热源蓄热并将其转移至颗粒。该热源是发动机。
然后将该颗粒移至第二位置，在该处通过使颗粒与氧接触而使颗粒氧化。氧化是放热反应，其在第二位置释放热量。将导热丝设置在距离第二位置约5毫米处，其由该放热反应蓄积约1毫焦耳热量。该导热丝将热量传导至放热器，所述放热器在电动汽车的车厢中放热。
实施例4
示例性动力传输设备
该设备包括两个腔室。第一腔室是封闭的圆筒形还原腔室，体积为约1000立方厘米。第二腔室是封闭的圆筒形氧化腔室，体积为约1000立方厘米。将约100,000个经二氧化硅涂布的金属颗粒加载至第一腔室中。颗粒具有约50纳米的平均直径。颗粒包含铁芯和厚度为约5纳米的二氧化硅涂层。孔洞覆盖涂层表面的约2％，并完全贯穿二氧化硅涂层至铁芯。二氧化硅涂层含有析出的一个、二个和三个碳的烃的混合物，由此是导电的。
在第一腔室中，将电极与部分颗粒的二氧化硅涂层接触设置，并施加约0.5伏的电位。由于腔室中颗粒的涂层是实质上接触的，因此电位将施加于整个腔室中的颗粒。约80％的颗粒由此将至少部分地进行还原。该还原反应对颗粒提供热量。
一旦还原，95％的颗粒通过管筒从第一腔室泵至第二腔室。在第二腔室中，通过喷头式喷射器供给氧。氧接触第二腔室中的颗粒，氧化至少80％的颗粒，由此由颗粒提供热量。第二腔室容纳有与设备外部的放热器连接的导热碳纳米管束。碳纳米管将至少部分热量传导至放热器。
本发明不限于本申请中所述的特定实施方式，所述特定实施方式意在说明各个方面。对于本领域技术人员显而易见的是，可以进行许多修改和变化而不脱离其精神和范围。除本文所列举的内容之外，通过以上描述，本发明范围内的功能等同的方法和装置对于本领域技术人员而言是显而易见的。所述修改和变化将落在所附权利要求的范围内。本发明仅受所附权利要求的各项以及这些权利要求所赋予权利的等同物的全部范围的限制。可以理解的是，本发明不限于特定的方法、试剂、化合物、组合物或生物系统，其当然可以变化。还应理解，本文所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而不意在作出限制。
对于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员都可以在对上下文和/或应用适当的情况下将其从复数形式转化为单数形式或从单数形式转化成复数形式。为了清楚，本文中可以明确地说明各种单数/复数变换。
本领域技术人员应理解的是，通常，本文所用的术语，尤其是所附权利要求(例如，所附权利要求的主体)中所用的术语，通常意在表示“开放式”术语(例如，术语“包括”应理解为“包括但不限于”，术语“具有”应理解为“至少具有”，术语“包含”应理解为“包含但不限于”，等等)。本领域技术人员还应理解的是，如果意图表示引入权利要求表述的特定数量，则这种意图将明确表述在权利要求中，而在没有这种表述时，就不存在这种意图。例如，为了帮助理解，以下所附的权利要求可能包含引导性短语“至少一个(种)”和“一个(种)或多个(种)”的用法，用来引入权利要求表述。然而，即使同一权利要求包含了引导性短语“一个(种)或多个(种)”或“至少一个(种)”和诸如“一个”或“一种”等不定冠词，对此类短语的使用也不应解读为是以下含义：由不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求表述，会将包含这些引入的权利要求表述的特定权利要求限定为包含仅一个(种)如此表述的实施方式(例如“一个”和/或“一种”应理解为是表示“至少一个(种)”或“一个(种)或多个(种)”)；对于使用定冠词来引入权利要求表述的情况也同样如此。此外，即使明确记载了引入权利要求表述的特定数量，本领域技术人员也会认识到应当将此类表述解释为是表示至少所述数量(例如，如果仅记载了“两种表述”而无其他修饰，其含义是至少两种表述或两种以上表述)。此外，在使用与“A、B和C等中的至少一种”类似的限定时，通常，此类表述意在具有本领域技术人员通常理解此类限定的含义(例如，“具有A、B和C中至少一种的系统”应包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C等的系统)。在使用与“A、B或C等中的至少一种”类似的限定时，通常，此类表述意在具有本领域技术人员通常理解此类限定的含义(例如，“具有A、B或C中至少一种的系统”应包括但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B和C等的系统)。本领域技术人员还应理解的是，不论在说明书、权利要求书还是附图中，表示两种以上择一性事项的任何选言性词语实际上都应理解为涵盖了包括这些事项中的某一项、任一项或全部两项在内的可能性。例如，短语“A或B”将理解为包括了“A”或“B”或“A和B”的可能性。
此外，如果以马库什组的方式描述了本发明的特征和方面，则本领域技术人员会认识到还藉此以马库什组中的任何单独成员或成员子组的方式描述了本发明。
本领域技术人员应理解的是，出于任何目的和所有目的，例如在提供书面说明方面，本文公开的所有范围还包括这些范围的任何或全部可能的子范围和子范围的组合。对于任何列出的范围，都应容易地认识到充分地描述了并能够得到被分割为至少两等份、三等份、四等份、五等份、十等份等的同一范围。作为非限制性实例，本文所述的每个范围都可以容易地分割为下三分之一、中三分之一和上三分之一，等等。本领域技术人员还应理解的是，所有例如“至多”、“至少”、“大于”、“小于”等用语都包括了所述的数字，并且指可以继续分割为上述子范围的范围。最后，本领域技术人员还应理解，范围包括每个单独的成员。因此，例如，具有1～3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。类似的，具有1～5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组，以此类推。
由上可知，已出于说明的目的而在本文中描述了本发明的各种实施方式，并且可以进行各种修改而不脱离本发明的范围和精神。因此，本文所公开的各种实施方式并不意在起限制作用，真实范围和精神如以下权利要求所指出。

Claims (28)

1.一种经二氧化硅涂布的金属颗粒，所述颗粒包含：
金属芯，其中所述金属芯具有约0.5纳米～约5,000,000纳米的直径，
所述金属芯上的涂层，其中所述涂层包含：
二氧化硅；和
贯穿所述涂层至所述金属芯的至少一个孔洞，其中，所述至少一个孔洞被构造为使氧化剂能够接触所述金属芯，其中，所述涂层为约0.2纳米～约200纳米厚。
2.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述涂层为约0.2纳米～约10纳米厚。
3.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述孔洞的直径为约0.05纳米～约5纳米。
4.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述涂层的约0.01％～约99％包含孔洞。
5.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述涂层的约0.1％～约20％包含孔洞。
6.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述涂层的约0.1％～约2％包含孔洞。
7.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述经二氧化硅涂布的金属颗粒的直径为约1纳米～约1,000,000纳米。
8.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述经二氧化硅涂布的金属颗粒的直径为约1纳米～约100纳米。
9.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述涂层相对于所述颗粒的体积分数不大于约1％。
10.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述金属芯的至少一个表面处于氧化态。
11.如权利要求1所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述金属芯的至少一个表面处于还原态。
12.一种经二氧化硅涂布的金属颗粒的集合体，所述集合体包含至少10,000个权利要求1～9中任一项所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中颗粒群的至少90％具有处于氧化态的金属芯表面。
13.一种经二氧化硅涂布的金属颗粒的集合体，所述集合体包含至少10,000个权利要求1～9中任一项所述的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中颗粒群的至少90％具有处于还原态的金属芯表面。
14.一种动力传输方法，所述方法包括：
提供经二氧化硅涂布的金属颗粒，所述颗粒包含：
金属芯，
所述金属芯上的涂层，其中所述涂层包含：
二氧化硅；和
贯穿所述涂层至所述金属芯的至少一个孔洞，其中，所述至少一个孔洞被构造为使氧化剂能够接触所述金属芯；
还原所述金属芯，从而蓄积热量；和
氧化所述金属芯，从而生成热量。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述经二氧化硅涂布的金属颗粒在第一位置进行氧化，移动至第二位置，并在所述第二位置进行还原，从而从所述第二位置蓄积热量。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述经二氧化硅涂布的金属颗粒在第一位置进行还原，移动至第二位置，并在所述第二位置进行氧化，从而在所述第二位置提供热量。
17.如权利要求14所述的方法，其中，所述氧化过程包括使所述经二氧化硅涂布的金属颗粒与氧接触。
18.如权利要求14所述的方法，其中，还原过程包括使所述经二氧化硅涂布的金属颗粒与氢气或还原剂之一接触。
19.如权利要求14所述的方法，其中，所述还原步骤包括提供电极以对所述经二氧化硅涂布的金属颗粒施加约0.5伏～约20伏的负电位。
20.如权利要求14所述的方法，其中，所述方法在车辆动力源内部进行。
21.如权利要求14所述的方法，其中，所述方法对同一经二氧化硅涂布的金属颗粒反复进行，并且其中所述经二氧化硅涂布的金属颗粒的直径在反复使用后保持实质上不变。
22.一种经二氧化硅涂布的金属颗粒的制造方法，所述方法包括：
提供金属芯；
用二氧化硅涂布所述金属芯，以形成经二氧化硅涂布的芯；
干燥所述经二氧化硅涂布的芯；和
在气流中烘焙所述颗粒以形成经二氧化硅涂布的金属颗粒，从而提供包含贯穿所述涂层至所述金属芯的至少一个孔洞的经二氧化硅涂布的金属颗粒，其中，所述至少一个孔洞被构造为使氧化剂能够接触所述金属芯。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述烘焙过程在约300℃～约1000℃的温度进行30分钟以上，并且其中所述气流包含氢，从而获得经二氧化硅涂布的金属纳米颗粒。
24.如权利要求22所述的方法，其中，所述烘焙过程在约500℃～约800℃的温度进行，并且其中所述气流包含烃，从而对所述二氧化硅层赋予导电性。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述气体的主要成分包含烃分子，所述烃分子包含一个碳原子、两个碳原子、三个碳原子或其组合。
26.一种动力传输设备，所述设备包括：
至少一个经二氧化硅涂布的金属颗粒，所述颗粒包含：
金属芯；和
所述金属芯上的涂层，其中所述涂层包含：
二氧化硅；和
贯穿所述涂层至所述金属芯的至少一个孔洞，其中，所述至少一个孔洞被构造为使氧化剂能够接触所述金属芯；
第一腔室，所述第一腔室被构造为使所述经二氧化硅涂布的金属颗粒能够还原；
第二腔室，所述第二腔室被构造为使所述经二氧化硅涂布的金属颗粒能够氧化；
通道，所述通道使所述第一腔室与所述第二腔室流体连通，其中，所述通道被构造为使所述至少一个经二氧化硅涂布的金属颗粒能够从所述第一腔室流至所述第二腔室；和
装置，所述装置被构造为接收由所述第二腔室中的所述经二氧化硅涂布的金属颗粒氧化所产生的热量。
27.如权利要求26所述的动力传输设备，其中，所述第二腔室可操作地连通于需要热量的设备并向其提供热量。
28.如权利要求26所述的动力传输设备，其中，所述第一腔室被构造用于冷却生成热量的设备。
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