CN111692060A - 一种环流等离子燃料发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环流等离子燃料发电机，包括铁氧永磁铁，所述铁氧永磁铁分设于两端，所述铁氧永磁体形心处安装有绝缘陶瓷柱芯，所述绝缘陶瓷柱芯中部内嵌有脉冲电压正极板，所述脉冲电压正极板外侧设有灯棉芯，所述灯棉芯底部设有燃料槽，所述绝缘陶瓷柱芯外侧设有脉冲电压负极板，所述脉冲电压负极板外侧缠绕有电流感应线圈。本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的装置和方法能够有效将燃料的化学能转换为电能。本发明的燃料类型任何可以燃烧的液态和气体燃料可根据实际需要调整燃料的供料装置、发电功率和效率可通过调整电极可以是石墨、金属、电解质和磁体永磁体、电磁的尺寸和类型，但内部结构及原理不变。

Description

一种环流等离子燃料发电机

技术领域

本发明涉及发电机领域，具体是指一种环流等离子燃料发电机。

背景技术

从1839年英国科学家WilliamGrove发明第一个燃料电池起，至今已有五种比较成熟的燃料电池出现。这五种燃料电池按其电解质不同而分，它们分别是碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)。

现在，人们看好的是固体氧化物燃料电池(SOFC)，但主要是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。燃料电池就是将燃料所含的能量直接转换为电能且不用化石能源。与其他化学电池一样，燃料电池也以化学为原理。物理学为原理的燃料发电机显得十分必要。为此提出了等离子燃料发电机。与电磁感应发电机一样，它以物理学为原理，其作用也是将燃料所含能量直接转换为电能，而且，可使用多种燃料(包括化石能源和可再生的生物质能，例如乙醇、甲烷等)。因为它结构简单，性能好，成本底，功率范围大，它定能成为电动汽车的优秀电源，从而普及电动汽车；它也可以做小至移动电话(手机)的电源，大至各种大、中、小型发电站(厂)的发电设备。因此，解决上述三大难题将指日可待。燃料电池有多个很突出的优点：1)效率高，是内燃机的2倍左右。2)噪声小。

虽然燃料电池有上述远优于任何热力机械发电机的优点，但是，这些燃料电池却存在如下的严重缺点：1)成本高，有的燃料电池的电极(或催化剂)含大量贵金属铂，电极和电解质的材料要求高，制造工艺复杂；2)燃料单一，主要的燃料是氢气，但氢的制取成本高，储存和运输困难等；3)功率密度小，体积大；4)功率调节性能差；5)寿命短；6)启动时间长。这些严重缺点在短期内是难以克服的。燃料电池依靠化学原理，因此，氢、氧离子生成困难，且在它们生成后在电解质中穿透和结合缓慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对以上问题提供，一种直接将化学能转化为电能的方法及设备。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种环流等离子燃料发电机，包括铁氧永磁铁，所述铁氧永磁铁分设于两端，所述铁氧永磁体形心处安装有绝缘陶瓷柱芯，所述绝缘陶瓷柱芯中部内嵌有脉冲电压正极板，所述脉冲电压正极板外侧设有灯棉芯，所述灯棉芯底部设有燃料槽，所述绝缘陶瓷柱芯外侧设有脉冲电压负极板，所述脉冲电压负极板外侧缠绕有电流感应线圈。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的装置和方法能够有效将燃料的化学能转换为电能。本发明的燃料类型任何可以燃烧的液态和气体燃料可根据实际需要调整燃料的供料装置、发电功率和效率可通过调整电极可以是石墨、金属、电解质和磁体永磁体、电磁的尺寸和类型，但内部结构及原理不变。

作为改进，所述铁氧永磁铁、绝缘陶瓷柱芯、脉动电压正极板、燃料槽和脉冲电压负极板均为回转体结构。

作为改进，所述灯棉芯呈环形，放置在燃料槽口处，所述灯棉芯一端缠绕成环形，另一端放置在燃料槽底部。

作为改进，其使用方法为：

1)点燃燃料产生火焰，形成等离子体；

2)对电极加载高电压，对等离子体内的离子进行排列，形成阳离子向负极运动，自由电子向正极移动，等离子体内呈现阳离子和自由电子延电场方向间隔排列；

3)持续提供燃料让氧化还原反应定向发生，等离子体中的氧原子优先吸引靠近负极的自由电子，形成氧负离子后，再吸引靠近正极的氢阳离子或碳阳离子，生成结构牢固的水分子和二氧化碳分子，由于氧原子的质量相对电子和氢离子、碳离子都要大，所以整个过程自由电子的运动速度和移动路径最大，故产生一段从正极向负极的等效电流，电子和阳离子之间的电势能，转换成化合产物分子的动能继续向负极运动，形成火焰向负极偏移的现象；

4)在与电场垂直的方向加载一个磁场，可以形成环流等离子体，磁场使等离子体内定向流动的阳离子和自由电子受到洛伦兹力的作用，产生垂直电场方向的水平运动，从而形成环流，由于环流等离子内自由电子的运动速度远大于阳离子的运动速度，所以形成环形电流；

5)通过感应线圈，将环流等离子体内的电流，利用法拉第电磁感应原理转换输出。

附图说明

图1是一种环流等离子燃料发电机的结构示意图。

如图所示：1、铁氧永磁铁，2、绝缘陶瓷柱芯，3、脉冲电压正极板，4、灯棉芯，5、燃料槽，6、脉冲电压负极板，7、电流感应线圈，8、燃烧火焰，9、环流等离子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明在具体实施时，一种环流等离子燃料发电机，包括铁氧永磁铁1，所述铁氧永磁铁1分设于两端，所述铁氧永磁体1形心处安装有绝缘陶瓷柱芯2，所述绝缘陶瓷柱芯2中部内嵌有脉冲电压正极板3，所述脉冲电压正极板3外侧设有灯棉芯4，所述灯棉芯4底部设有燃料槽5，所述绝缘陶瓷柱芯2外侧设有脉冲电压负极板6，所述脉冲电压负极板6外侧缠绕有电流感应线圈7。

所述铁氧永磁铁1、绝缘陶瓷柱芯2、脉动电压正极板3、燃料槽5和脉冲电压负极板6均为回转体结构。

所述灯棉芯4呈环形，放置在燃料槽5口处，所述灯棉芯4一端缠绕成环形，另一端放置在燃料槽5底部。

其使用方法为：

1)点燃燃料产生火焰，形成等离子体；

2)对电极加载高电压，对等离子体内的离子进行排列，形成阳离子向负极运动，自由电子向正极移动，等离子体内呈现阳离子和自由电子延电场方向间隔排列；

3)持续提供燃料让氧化还原反应定向发生，等离子体中的氧原子优先吸引靠近负极的自由电子，形成氧负离子后，再吸引靠近正极的氢阳离子或碳阳离子，生成结构牢固的水分子和二氧化碳分子，由于氧原子的质量相对电子和氢离子、碳离子都要大，所以整个过程自由电子的运动速度和移动路径最大，故产生一段从正极向负极的等效电流，电子和阳离子之间的电势能，转换成化合产物分子的动能继续向负极运动，形成火焰向负极偏移的现象；

4)在与电场垂直的方向加载一个磁场，可以形成环流等离子体，磁场使等离子体内定向流动的阳离子和自由电子受到洛伦兹力的作用，产生垂直电场方向的水平运动，从而形成环流，由于环流等离子内自由电子的运动速度远大于阳离子的运动速度，所以形成环形电流；

5)通过感应线圈，将环流等离子体内的电流，利用法拉第电磁感应原理转换输出。

本发明的工作原理：为解决以上现有难题，本发明公开了一种使用液体燃料(如乙醇、汽油等)为燃料，在两个同轴桶形电极间，通过燃料的燃烧形成等离子体，利用在外加水平放射型强电场，和垂直方向磁场作用下，并在环形燃烧腔内形成等离子环形脉冲电流，然后通过安装在外腔的感应线圈形成感应脉冲电流输出。

在本发明装置内

第一步：点燃燃料产生火焰，形成等离子体；

第二步：对电极加载高电压，对等离子体内的离子进行排列，形成阳离子向负极运动，自由电子向正极移动，等离子体内呈现阳离子和自由电子延电场方向间隔排列；

第三步：持续提供燃料让氧化还原反应定向发生，等离子体中的氧原子优先吸引靠近负极的自由电子，形成氧负离子后，再吸引靠近正极的氢阳离子或碳阳离子，生成结构牢固的水分子和二氧化碳分子，由于氧原子的质量相对电子和氢离子、碳离子都要大，所以整个过程自由电子的运动速度和移动路径最大，故产生一段从正极向负极的等效电流，电子和阳离子之间的电势能，转换成化合产物分子的动能继续向负极运动，形成火焰向负极偏移的现象。

第四步：在与电场垂直的方向加载一个磁场，可以形成环流等离子体；磁场使等离子体内定向流动的阳离子和自由电子受到洛伦兹力的作用，产生垂直电场方向的水平运动，从而形成环流；由于环流等离子内自由电子的运动速度远大于阳离子的运动速度，所以形成环形电流。

第五步：通过感应线圈，将环流等离子体内的电流，利用法拉第电磁感应原理转换输出。

实施例：

铁氧永磁体还可根据实际情况和具体的需求进行调整，如将铁氧永磁体放置在同轴的电磁感应线圈的外侧。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种环流等离子燃料发电机，包括铁氧永磁铁(1)，其特征在于：所述铁氧永磁铁(1)分设于两端，所述铁氧永磁体(1)形心处安装有绝缘陶瓷柱芯(2)，所述绝缘陶瓷柱芯(2)中部内嵌有脉冲电压正极板(3)，所述脉冲电压正极板(3)外侧设有灯棉芯(4)，所述灯棉芯(4)底部设有燃料槽(5)，所述绝缘陶瓷柱芯(2)外侧设有脉冲电压负极板(6)，所述脉冲电压负极板(6)外侧缠绕有电流感应线圈(7)。

2.根据权利要求1所述的一种环流等离子燃料发电机，其特征在于：所述铁氧永磁铁(1)、绝缘陶瓷柱芯(2)、脉动电压正极板(3)、燃料槽(5)和脉冲电压负极板(6)均为回转体结构。

3.根据权利要求1所述的一种环流等离子燃料发电机，其特征在于：所述灯棉芯(4)呈环形，放置在燃料槽(5)口处，所述灯棉芯(4)一端缠绕成环形，另一端放置在燃料槽(5)底部。

4.根据权利要求1所述的一种环流等离子燃料发电机，其特征在于，其使用方法为：

1)点燃燃料产生火焰，形成等离子体；

2)对电极加载高电压，对等离子体内的离子进行排列，形成阳离子向负极运动，自由电子向正极移动，等离子体内呈现阳离子和自由电子延电场方向间隔排列；

3)持续提供燃料让氧化还原反应定向发生，等离子体中的氧原子优先吸引靠近正极的自由电子，形成氧负离子后，再吸引靠近负极的氢阳离子或碳阳离子，生成结构牢固的水分子和二氧化碳分子，由于氧原子的质量相对电子和氢离子、碳离子都要大，所以整个过程自由电子的运动速度和移动路径最大，故产生一段从负极向正极的等效电流，电子和阳离子之间的电势能，转换成化合产物分子的动能继续向负极运动，形成火焰向负极偏移的现象；

4)在与电场垂直的方向加载一个磁场，可以形成环流等离子体，磁场使等离子体内定向流动的阳离子和自由电子受到洛伦兹力的作用，产生垂直电场方向的水平运动，从而形成环流，由于环流等离子内自由电子的运动速度远大于阳离子的运动速度，所以形成环形电流；

5)通过感应线圈，将环流等离子体内的电流，利用法拉第电磁感应原理转换输出。

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