CN108134503B - 一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法 - Google Patents

一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于发电技术领域的一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法。该发电系统由动力罐、发电单元、缓冲罐、止回阀和连接管路组成，其通过连接管路将动力罐、第一止回阀、发电单元、缓冲罐、第二止回阀和动力罐依次相连；系统内的工作介质为液态导电工质和可压缩气体按顺时针方向流动。当外部压力施加到动力罐上的可变形隔膜时，罐内压力升高驱动动力罐中的导电工质向缓冲罐流动，同时使得缓冲罐增压；当液态导电工质流经发电单元时，产生感应电动势；当外界压力释放时，缓冲罐内的液态导电工质流向动力罐，从而完成一个脉动压力驱动的发电循环。本发明的发电系统具有结构简单，适用性广，具有广阔的应用前景。

Description

一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法
技术领域
本发明属于发电技术领域，特别涉及一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法。
背景技术
脉动压力是一种随时间变化的非稳定压力，脉动压力在自然界和生产生活中广发存在，如自然界中风压、雨滴落在地面上产生的压力，各种间歇性震动产生的脉动压力等。人类行走时，脚面对鞋子底部的压力，以及汽车行驶时对路面产生的压力都属于脉动压力的范畴，与恒定压力源相比，脉动压力由于随时间呈周期性或者无序变化，在现实中难以有效利用。本发明针对随时间变化的压力能利用，提出一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及方法，适用于自然界及生产生活中各种脉动压力源，只要存在随时间变化的压力而无需其他任何外部辅助能源即可发电，具有结构简单，适用性广等显著优点，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提出一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法，其特征在于，所述脉动压力驱动的液态导电工质发电系统由动力罐1、发电单元2、缓冲罐3、止回阀4和连接管路5组成，其中止回阀4包括第一止回阀41和第二止回阀42；所述发电系统通过连接管路5将动力罐1、第一止回阀41、发电单元2、缓冲罐3、第二止回阀42和动力罐1依次相连；在动力罐顶部密封固定可变形隔膜11，并在动力罐1内充有液态导电工质6和可压缩气体7；当外界压力施加到该可变形隔膜11时，使得动力罐1内的压力升高，系统内的液态导电工质6和可压缩气体7按顺时针方向流动。
所述动力罐1内充有70-80％容积的液态导电工质6和可压缩气体7，使动力罐1内保持一恒定的工作压力；其中，液态导电工质6为液态汞或镓铟合金；可压缩气体7为氮气或二氧化碳。
所述发电单元2包括永磁薄膜21和固定金属电极22的绝缘矩形流道；永磁薄膜21位于矩形流道的顶部和底部，金属电极22位于矩形流道的前后两侧，根据法拉第电磁感应定律，当液体导电工质6流经该发电单元2时，在两个金属电极22间产生感应电动势。
所述缓冲罐3内充有70-80％容积的液态导电工质6和可压缩气体7，使缓冲罐3内保持一恒定的工作压力；当来自动力罐1的液态导电工质在外界压力驱动下流入缓冲罐3时，使得缓冲罐内体积减小，压力升高，压力能蓄存于缓冲罐3内的压缩气体7中。
所述止回阀用于防止液态导电工质回流，保证液态导电工质顺时针方向单向流动；当外界压力施加在动力罐1时，压力升高使得动力罐1内液态导电工质向缓冲罐3流动，当施加在动力罐1上外界压力释放时，储存在缓冲罐3内压缩气体中的压力能驱动液态导电工质流回动力罐1。
一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统的发电方法，其特征在于，当在动力罐1上施加外界压力时，动力罐1顶部的可变形隔膜11被压缩，罐内的压力升高，由于第一止回阀41的单向限制作用，动力罐1内的液态导电工质6只能向缓冲罐3流动，缓冲罐3内的可压缩气体被压缩，使得压力不断升高而存储压力能；当动力罐1与缓冲罐3的压力达到平衡时，流动停止；液态导电工质6流经发电单元2的绝缘矩形流道过程中，由法拉第电磁感应定律，液态导电工质6流动过程中切割由永磁薄膜21产生的磁力线，在发电单元2两个金属电极22间产生感应电动势；当作用在动力罐1顶部的可变形隔膜11上的外部压力释放时，动力罐1内的可压缩气体7膨胀，压力降低；此时，由于缓冲罐3内可压缩气体7蓄存的压力能，缓冲罐3的压力大于动力罐1的压力，压差驱动缓冲罐3内的导电液态工质6经第二止回阀42流回到动力罐1，缓冲罐3压力逐渐降低，动力罐压力逐渐升高，直到两者压力达到平衡时流动停滞，完成一个完整的脉动压力驱动的发电循环。
本发明的有益效果在于：(1)系统的驱动压力来源广泛。自然界及生产生活中存在的随时间变化的非稳定脉动压力，均可作为本系统的动力来源，实现压力能到电能的转换；(2)基本科学原理简单。本发明提出的方法和系统，利用压力驱动液态导电工质流动，利用法拉第电磁感应定律发电，利用压缩空气蓄能驱动液态工质回流；(3)系统组成简单可靠，具有广泛的适用性。本发明提出的系统仅需要动力罐，缓冲罐、发电单元，两个止回阀和连接管路，结构简单，系统具有较高的可靠性。系统的驱动源为自然界和生活中广泛存在的脉动压力，无需消耗额外能源，具有广阔的适用性和广泛的应用前景。
附图说明
图1为一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统示意图；
图2为发电单元的发电原理示意图
具体实施方式
本发明提出一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统及发电方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，所述脉动压力驱动的液态导电工质发电系统由动力罐1、发电单元2、缓冲罐3、止回阀4和连接管路5组成，其中止回阀4包括第一止回阀41和第二止回阀42；所述发电系统通过连接管路5将动力罐1、第一止回阀41、发电单元2、缓冲罐3、第二止回阀42和动力罐1依次相连；系统内的工作介质为液态导电工质6和可压缩气体7按顺时针方向流动。
所述动力罐1内充有70-80％容积的液态导电工质6(如液态汞、镓铟合金)和可压缩气体7(如氮气、二氧化碳等)，使动力罐1内保持一恒定的工作压力；在动力罐顶部密封固定可变形隔膜11，当外界压力施加到该可变形隔膜11时，使得动力罐1内的压力升高。
所述发电单元2包括永磁薄膜21和固定金属电极22的绝缘矩形流道；永磁薄膜21位于矩形流道的顶部和底部，金属电极22位于矩形流道的前后两侧，根据法拉第电磁感应定律，当液体导电工质6流经该发电单元2时，在两个金属电极22间产生感应电动势。
所述缓冲罐微3内充有70-80％容积的液态导电工质6(如液态汞、镓铟合金)和可压缩气体7(如氮气，二氧化碳等)，使缓冲罐微3内保持一恒定的工作压力；当来自动力罐1的液态导电工质在外界压力驱动下流入缓冲罐3时，使得缓冲罐内体积减小，压力升高，压力能蓄存于缓冲罐3内的压缩气体7中。
所述止回阀用于防止液态导电工质回流，保证液态导电工质顺时针方向单向流动；当外界压力施加在动力罐1时，压力升高使得动力罐1内液态导电工质向缓冲罐3流动，当施加在动力罐1上外界压力释放时，储存在缓冲罐3内压缩气体中的压力能驱动液态导电工质流回动力罐1。
一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统的发电方法，其特征在于，当在动力罐1上施加外界压力时，动力罐1顶部的可变形隔膜11被压缩，罐内的压力升高，由于第一止回阀41的单向限制作用，动力罐1内的液态导电工质6只能向缓冲罐3流动，缓冲罐3内的可压缩气体被压缩，使得压力不断升高而存储压力能；当动力罐,1与缓冲罐3的压力达到平衡时，流动停止；液态导电工质6流经发电单元2的绝缘矩形流道过程中，由法拉第电磁感应定律，液态导电工质6流动过程中切割由永磁薄膜21产生的磁力线，在发电单元2两个金属电极22间产生感应电动势；当作用在动力罐1顶部的可变形隔膜11上的外部压力释放时，动力罐1内的可压缩气体7膨胀，压力降低；此时，由于缓冲罐3内可压缩气体7蓄存的压力能，缓冲罐3的压力大于动力罐1的压力，压差驱动缓冲罐3内的导电液态工质6经第二止回阀42流回到动力罐1，缓冲罐3压力逐渐降低，动力罐3压力逐渐升高，直到两者压力达到平衡时流动停滞，完成一个完整的脉动压力驱动的发电循环。

Claims (6)

1.一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统，其特征在于，所述脉动压力驱动的液态导电工质发电系统由动力罐(1)、发电单元(2)、缓冲罐(3)、止回阀(4)和连接管路(5)组成，其中止回阀(4)包括第一止回阀(41)和第二止回阀(42)；所述发电系统通过连接管路(5)将动力罐(1)、第一止回阀(41)、发电单元(2)、缓冲罐(3)、第二止回阀(42)和动力罐(1)依次相连；在动力罐顶部密封固定可变形隔膜(11)，并在动力罐(1)内充有液态导电工质(6)和可压缩气体(7)；当外界压力施加到该可变形隔膜(11)时，使得动力罐(1)内的压力升高，系统内的液态导电工质(6)和可压缩气体(7)按顺时针方向流动。
2.根据权利要求1所述脉动压力驱动的液态导电工质发电系统，其特征在于，所述动力罐(1)内充有70-80％容积的液态导电工质(6)和可压缩气体(7)，使动力罐(1)内保持一恒定的工作压力；所述液态导电工质为液态汞或镓铟合金；所述可压缩气体为氮气或二氧化碳。
3.根据权利要求1所述脉动压力驱动的液态导电工质发电系统，其特征在于，所述发电单元(2)包括永磁薄膜(21)和固定金属电极(22)的绝缘矩形流道；永磁薄膜(21)位于矩形流道的顶部和底部，金属电极(22)位于矩形流道的前后两侧，根据法拉第电磁感应定律，当液体导电工质(6)流经该发电单元(2)时，在两个金属电极(22)间产生感应电动势。
4.根据权利要求1所述脉动压力驱动的液态导电工质发电系统，其特征在于，所述缓冲罐(3)内部充有70-80％容积的液态导电工质(6)和可压缩气体(7)，使缓冲罐(3)内保持一恒定的工作压力；当来自动力罐(1)的液态导电工质在外界压力驱动下流入缓冲罐(3)时，使得缓冲罐内体积减小，压力升高，压力能蓄存于缓冲罐(3)内的可压缩气体(7)中。
5.根据权利要求1所述脉动压力驱动的液态导电工质发电系统，其特征在于，所述止回阀用于防止液态导电工质回流，保证液态导电工质顺时针方向单向流动；当外界压力施加在动力罐(1)时，压力升高使得动力罐(1)内液态导电工质向缓冲罐(3)流动，当施加在动力罐(1)上外界压力释放时，储存在缓冲罐(3)内压缩气体中的压力能驱动液态导电工质流回动力罐(1)。
6.一种脉动压力驱动的液态导电工质发电系统的发电方法，其特征在于，其工作原理为，当在动力罐(1)上施加外界压力时，动力罐(1)的隔膜(11)被压缩，罐内的压力升高，由于第一止回阀(41)的单向限制作用，动力罐(1)内的液态导电工质(6)只能向缓冲罐(3)流动，缓冲罐(3)内的可压缩气体被压缩使得压力不断升高而存储压力能；当动力罐(1)与缓冲罐(3)的压力达到平衡时，流动停止；液态导电工质(6)在流经发电单元(2)的绝缘矩形流道过程中，由法拉第电磁感应定律，液态导电工质(6)流动过程中切割由永磁薄膜(21)产生的磁力线，在发电单元(2)两个金属电极(22)间产生感应电动势；当作用在动力罐的隔膜(11)上的外部压力释放时，动力罐(1)内的可压缩气体(7)膨胀，压力降低；此时，由于缓冲罐(3)内可压缩气体(7)蓄存的压力能，缓冲罐(3)的压力大于动力罐(1)的压力，压差驱动缓冲罐(3)内的导电液态工质(6)经第二止回阀(42)流回到动力罐(1)，缓冲罐(3)压力逐渐降低，动力罐(1)压力逐渐升高，直到两者压力达到平衡时流动停滞，完成一个完整的脉动压力驱动的发电循环。
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