CN113016133A - 能量储存和转换 - Google Patents

Abstract

公开了用于将流体的能量转换成电能的装置。该装置包括具有用于流体的进入端口的压力容器。成对的电荷收集电极沿收集方向彼此间隔开并且被设置在压力容器内。电场产生器被配置成沿场方向在压力容器中产生电场以分离流体中的带电物类。其他公开的装置提供电流流动延迟以促进电荷积累或用电磁辐射进行照射。还有其他装置被布置用于流体流动而不是压力。还公开了包括所公开的装置和相关方法中的任何一个的系统。本公开内容可以例如在为电动交通工具提供能量源方面找到应用。

Description

能量储存和转换

技术领域

本公开内容涉及能量的储存和转换，具体地，涉及将流体(例如，气体)中的动能或势能形式的能量转换成电能。

背景技术

具有便携式规模的大多数能量储存解决方案涉及在电化电池或燃料电池中以化学形式储存能量，以在需要时将储存的能量转换成电能。已进行过用于开发和改进电化电池和燃料电池的大量的积极研究以解决诸如电化电池的有限循环寿命和燃料电池的使用安全性的问题。

在气体或液体中以势能(压力能)的形式储存能量也是已知的。例如，已知在需求低时使用电力将水泵送到更高的势能并且在需求高时使泵送的水回落通过发电涡轮机。类似地，还已知在具有恒定压力的气体中储存能量(例如，海底储存)或者在具有恒定体积的气体中储存能量(例如，地下储存)。然而，这些形式的能量储存需要包括涡轮机和电机的复杂布置和大规模安装以将储存的能量转换成电能。

一直存在对于能量储存的改进形式或替选形式的需求，特别是但不仅是便携式的规模，例如使得其可以安装在电动交通工具中。

发明内容

在第一方面，一种用于将流体的能量转换成电能的装置包括流动室，该流动室具有用于流体的进入端口和用于流体的排出端口。成对的电荷收集电极沿收集方向彼此间隔开并且被设置在流动室内。电场产生器被配置成沿场方向在流动室中产生电场以分离流体中的带电物类(charged species)。在进入端口与排出端口之间流体的流动路径的流动方向具有沿收集方向的分量和沿场方向的分量。

通过电场分离的带正电物类和带负电物类中的第一者被电场偏置从而由于电荷分离而总体上在与流体流动方向相同的方向上移动，并且带正电物类和带负电物类中的第二者被电场偏置从而总体上在与流体流动方向相反的方向上移动(即，在由场引起的运动的方向与流动方向之间产生相应的正负标量积)。由于流动可能不同地影响带电物类，因此除了由电场引起的电荷分离之外还在收集电极之间产生附加的电荷分离，从而将流体流动的动能(例如，由加压流体容器中的压力的势能产生)转换成可以在负载中耗散的电能。在电离气体或具有不同的带电物类迁移率的其他流体的情况下，带电物类之一与其他物类(例如，电子)相比可能会更多地受到流体流动(例如气体离子)的影响。因此，对流动更敏感的物类可以优先通过排出端口离开流动室，而其他物类可以优先被其对应的捕获电极捕获，因此增大了捕获电极之间的电势差并且提供与过剩电荷相关联的电能。

应当理解，在本公开内容中描述了操作理论的情况下，这些理论是出于说明的目的而提出的，而不是为了限制本公开内容的范围。

在一些实施方式中，场方向与流动方向可以基本上平行，收集方向与流动方向也可以基本上平行。有利地，这可以使流体流动的效果最大化，尽管只要在流动方向与场和/或收集方向之间存在非零标量积就会产生效果。在一些实施方式中，场方向与流动方向之间的角度和/或收集方向与流动方向之间的角度可以在-n度与n度之间或者在180-n度与180+n度之间，其中n小于45度，例如小于30度、20度或10度。在一些实施方式中，n可以小于5度。在一些实施方式中，场方向与收集方向可以基本上平行。在一些实施方式中，流动路径穿过电荷收集电极中的一者或两者。例如，电荷收集电极可以是网状电极。电荷收集电极可以以与流动路径的至少一部分重合的轴线为中心。

在第二方面，一种用于将流体的能量转换成电能的装置包括具有用于流体的进入端口的压力容器。成对的电荷收集电极沿收集方向彼此间隔开并且被设置在流动室内。电场产生器被配置成沿场方向在流动室中产生电场以分离流体中的带电物类。与第一方面类似，这个方面将动能(以加压流体中的随机粒子运动的形式)转换成电能。

在一些实施方式中，压力容器可以具有排出端口，该排出端口被配置成对于施加到进入端口的10巴的压力将通过排出端口的流动限制到小于0.1毫升/分钟，例如针对诸如氖气的惰性气体。

在上述方面中的任一方面的一些实施方式中，该装置可以包括电磁辐射源，例如UV光源，用于照射压力容器内的加压流体和/或收集电极。电磁辐射源可以被配置成产生在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射。实际上，所使用的波长可能取决于收集电极的材料，例如对于钨电极为约275nm，或在120nm至275nm的范围内(包括端值)。

在上述方面中的任一方面的一些实施方式中，该装置可以包括电流延迟布置，所述电流延迟布置用于延迟来自所述收集电极的电流流动，直到在所述收集电极上已经积累了一定量的电荷。所述电流延迟布置可以包括围绕收集电极的突出到压力外部的部分而密封的另一压力容器和设置在所述另一压力容器中的另一电极，其中，所述另一电极和收集电极的相应自由端在其间限定火花隙。电流延迟布置还可以包括定时开关、电压或电流触发继电器、二极管等。

在第三方面，流动路径可以是任何合适的流动路径，而不是上述流动路径，并且该装置包括：

·电磁辐射源，用于照射压力容器内的加压流体和/或收集电极，优选地，其中，电磁辐射源被配置成产生在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射；和/或

·电流延迟布置，其用于延迟来自所述收集电极的电流流动，直到在所述收集电极上已经积累了一定量的电荷，优选地，其中，所述电流延迟布置包括围绕所述收集电极的突出到压力外部的部分而密封的另一压力容器和设置在所述另一压力容器中的另一电极，其中，所述另一电极和所述收集电极的相应自由端在其间限定火花隙。

在上述方面中的任一方面的一些实施方式中，电场是用于使流体电离的电离电场。流体可以是诸如空气、氩气或氖气的气体，并且使流体电离可以包括：产生等离子体和/或放电，例如流动室中的暗放电或电晕放电。在这样的实施方式中，带电物类之一是气体分子的被剥离的电子，而另一带电物类是得到的带正电的气体离子。特别地，带电离子可以比自由电子更多地受到流体流动的影响，因此有差别地，借助于流体流动而离开流动室的带电离子比电子多，从而增加了电荷分离并且因此增大了收集器电极之间的电势。在其他实施方式中，流体可以是例如在溶液中具有带正电离子和带负电离子的液体。

电场产生器可以被配置成产生连续电场或时变电场，例如产生具有随脉冲序列在时间上变化的场强的脉冲电场。在一些实施方式中，电场产生器包括成对的场产生电极，所述成对的场产生电极沿场方向间隔开并且被设置在流动室的任一侧。在一些实施方式中，场产生电极可以由电荷产生电极提供。在其他实施方式中，场产生电极可以与电荷收集电极分开并且可以与流动室电隔离。

场产生电极可以由任何合适的电压源驱动，所述电压源例如为任何高压(HV)供应装置，例如包括作为电力源的电池。合适的电压源可以附加地或替选地包括HV电容器。电压源可以是脉冲电压源，从而提供产生电场脉冲序列以分离电荷的脉冲电场产生器。

在上述方面中的任一方面的一些实施方式中，根据具体情况，仅单个收集电极而不是成对的收集电极被设置在流动室或压力容器中。

在第四方面，一种将流体的能量转换成电能的方法包括：使流体沿流动方向流动通过流动室。流体可以被加压，并且使流体流动可以引起加压流体中的势能到流动流体的动能的转换。向在流动室中流动的流体施加电场。电场的场方向可以具有沿流动方向的分量。因此，流体的正物类和负物类沿场方向分离，其中带正电物类和带负电物类中的一者被偏置以在具有流动方向上的分量的方向上移动，而带正电物类和带负电物类中的另一者被偏置以在具有与流动方向相反的方向上的分量的方向上移动。在相应的电流收集器处收集带正电物类和带负电物类中的每一者，并且从电流收集器之一汲取电流以向负载提供电能。

在一些实施方式中，该方法包括：感测指示由负载耗散的能量的量并且根据指示由负载耗散的能量的量来调节流体的流动速率。替选地或附加地，该方法可以包括：接收指示负载的能量需求的量，并且根据指示负载的能量需求的量来调节流体的流动速率。

在第五方面，一种将流体的能量转换成电能的方法包括：使流体保持压力容器中的压力。将电场施加到压力容器中的流体。结果，流体的正物类和负物类沿场方向分离。在相应的电流收集器处收集带正电物类和带负电物类中的每一者，并且从电流收集器之一汲取电流以向负载提供电能。

在一些实施方式中，在存在以小于0.1毫升/分钟的速率流出压力容器的小的流体流动的情况下维持压力。

在任何上述方法方面的一些实施方式中，该方法可以包括在使加压流体流动的同时用电磁辐射照射加压流体和/或收集电极，优选地用在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射照射加压流体。在任何上述方法方面的一些实施方式中，该方法可以包括延迟来自一个或更多个电流收集器的电流流动，直到在电流收集器上积累了一定量的电荷，优选地，其中，延迟电流包括延迟电流流动直到在突出到压力容器外部的一个或更多个电流收集器的自由端和相应的电流接收电极之间的火花隙中出现火花。在任何上述方法方面的一些实施方式中，通过将电场脉冲化来施加电场，例如将所施加的电压脉冲化以获得用于电场强度的脉冲波形。

在第六方面，任何合适的流动路径可以用于上述方法方面中，并且该方法可以包括以下中的一个或两个：

·在使加压流体流动的同时用电磁辐射照射加压流体，优选地用在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射照射加压流体和/或收集电极。

·延迟来自一个或更多个电流收集器的电流流动，直到在电流收集器上已经累积了一定量的电荷，优选地，其中，延迟电流流动包括延迟电流流动直到在一个或更多个电流收集器的突出到压力容器外部的自由端与相应的电流接收电极之间的火花隙中出现火花。

在任何上述方法方面的一些实施方式中，该方法包括：通过向流动流体施加电场来使流体(例如，气体)电离，以产生包括带负电物类和带正电物类的电离流体。使流体电离可以包括以下中之一或更多：产生等离子体；和引起放电(例如暗放电或电晕放电)。

在第七方面，一种用于将流体的能量转换成电能的系统包括如上所述的装置中的任何装置。该系统还包括用于产生电离电场的电流受限电压供应装置以及连接至电荷收集电极之一的负载。在一些实施方式中，负载可以连接至处于较低电势的电极(即，连接至供应装置的负端子的组合了场产生和电荷收集的电极或者连接至供应装置的负端子的与场产生电极相邻的电荷收集电极)，这在一些实施方式中可以提供改进的效率，例如在流体是电离气体的情况下。例如，负载可以连接在电荷收集电极中之一与接地电势之间。电荷收集电极中的另一个电荷收集电极可以连接至接地电势。在一些实施方式中，负载可以以浮动布置连接至电荷收集电极。负载可以在一侧连接至一个电荷收集电极而在另一侧连接至另一电荷收集电极。负载的一侧和对应的电荷收集电极可以接地。

在一些实施方式中，该系统包括用于将进入端口连接至含有加压流体的容器的连接器。容器可以可拆卸地连接至连接器，以使得能够将空容器替换为含有加压流体的新容器。该容器可以与装置呈固定关系地安装在系统中，并且可以例如能够经由再填充端口向其再填充加压流体。

在一些实施方式中，该系统包括用于调节流体的流动速率的控制器。控制器可以被配置成接收指示由负载耗散的能量的量并且根据指示由负载耗散的能量的量来调节流体的流动速率。附加地或替选地，控制器可以被配置成接收指示负载的能量需求的量并且根据指示负载的能量需求的量来调节流体的流动速率。指示耗散的能量的量可以是耗散功率、由负载汲取的电流、负载两端的电压降或这些的组合。指示能量需求的量可以是期望的功率、要由负载汲取的电流、负载两端的电压降或这些的组合，在负载是马达的情况下可以是速度或扭矩需求，等等。控制器可以控制阀来控制流体流动，并且控制器的一些或全部可以设置在加压流体容器上或与加压流体容器相关联，并且可以与容器一起被移除。

负载可以是例如安装在电动交通工具中的电动马达，电动交通工具例如电动汽车或混合动力汽车、自行车、三轮车、船舶、火车或飞机。负载可以包括电力供应网络，例如一个或更多个商业或住宅单元(例如一个或更多个房屋、公寓等)的电力供应网络或公用变电站。

在一些实施方式中，系统可以使得流体能够以小于0.1毫升/分钟的速率流出压力容器，例如压力容器可以具有排出端口，该排出端口被配置成(由于其尺寸或通过调节阀)对于施加到进入端口的10巴压力(例如诸如氖气的惰性气体)将通过排出端口的流动限制到小于0.1毫升/分钟。

第八方面涉及一种电动交通工具，其包括如本文所述的装置和/或系统。第九方面涉及一种电力供应网络，其包括如本文所述的装置和/或系统。

公开了另外的方面和实施方式，其中在进入端口与排出端口之间流体的流动路径的流动方向可以具有相对于收集方向和场方向在任何方向上的分量(例如，与第一方向和第二方向中一者或两者垂直)，而不限于流动方向具有沿收集方向的分量和沿场方向的分量。

在任何相关描述的方面和实施方式中，流动方向和场方向的标量积可以为负，即，电场用于使带负电物类(例如，电子)总体上在与流体流动的方向相同的方向上加速，而流体流动将抵消电场对带正电物类(例如，正气体离子)的作用。这可以提供更大的影响，因为流体流动对离子运动的影响比对电子运动的影响大，而且流体流动保持正离子中的至少一部分避免到达负收集电极。在其他实施方式中，流动方向与场方向的标量积可以为正，并且电场可以用于使带正电物类(例如，气体离子)总体上在与流体流动方向相同的方向上加速。

应当理解，第一方向总体上沿着第二方向或者具有沿第二方向的分量相当于在沿第一方向和第二方向的各个矢量之间(或者简单地说，在两个方向之间)存在非零标量积，或者，两个方向不垂直并且因此它们之间的角度在0度与小于90度之间或者在大于90度与180度之间(或者，取决于在测量角度方面的含义，在180度与小于270度之间或者在大于270度与360度之间。)

流体可以是气体，例如空气、氩气或氖气。有利地，氩气或氖气具有化学惰性，并且其带电离子可以安全地释放到大气中。在其他实施方式中可以使用的其他惰性气体也是如此。使用非惰性气体(例如含氧和氮的空气)的实施方式可以包括使用捕获装置捕获离开排出端口的流体中的离子和/或使其放电，以避免将有毒气体排放到大气中。当然可以理解，其他实施方式(例如使用惰性气体的实施方式)也可以包括对这种捕获装置的使用。

在上述任何实施方式中，该装置或系统可以被配置成将流入和/或流出流动室或压力容器的流动速率限制为小于0.1毫升/分钟，例如小于9×10^-2毫升/分钟、小于8×10^-2毫升/分钟或小于7×10^-2毫升/分钟，或者可以更一般地被配置成使流体以不同于0.1毫升/分钟的流动速率流过该压力容器或流动室，例如9×10^-2毫升/分钟、8×10^-2毫升/分钟或7×10^-2毫升/分钟，以及高于0.1毫升/分钟的流动速率，例如0.5毫升/分钟或更高、1毫升/分钟或更高、0.05升/分钟或更高、0.1毫升/分钟或更高或0.2毫升/分钟或更高。同样，装置和/或系统可以被配置成在特定压力下操作，例如不同于10巴的压力，例如大于10巴，例如11巴或更大或12巴。压力可以小于10巴，例如9巴或更小、8巴或更小、7、6或5巴或更小，并且在这些情况的任何情况中，压力可以大于1巴、大于2巴、大于3巴或大于4巴。在一些实施方式中，流动速率基本上为零。例如，在一些实施方式中，进入端口是进出压力容器的唯一流体连通路径。应当理解，对应的方法实施方式可以相应地操作。

附图说明

现在参照附图通过示例和说明的方式描述实施方式，在附图中，相同的附图标记指代相同的元素，并且在附图中：

图1示出了使用流体流动的能量存储和转换系统的实施方式；

图2示出了能量存储和转换系统的替选实施方式；

图3示出了包括图1或图2的系统的电动交通工具；

图4示出了将流体能量转换成电能的方法；

图5示出了能量存储和转换系统的另一实施方式；

图6示出了另一实施方式的简化电路图；

图7至图10示出了能量存储和转换系统的又一实施方式。

具体实施方式

参照图1，用于转换在压缩流体中储存的能量的系统2包括能量转换装置4，能量转换装置4连接至压缩流体的储存器6，例如压缩流体容器。在一些实施方式中，流体是气体，例如惰性气体(如氩气或氖气)。流动室8包括在一端通过导管12连接至储存器6的流体进入端口10以及在另一端(相反端)的流体排出端口14。在每个端部设置有相应的电流收集网状电极15，使得流动自/流动通过进入端口10和排出端口14的流体流动通过网状电极。在一些实施方式中，端口延伸通过其相应的电极15或与之齐平。在一些实施方式中，可以采用其他电极几何形状，例如围绕相应端口或设置在端口附近的环状电极、设置在其相应端口附近的点状电极等。可以利用已公开的或其他几何形状的任意组合来将电极15配置为相同的或者彼此不同。

成对的场产生电极16被在它们之间的流动室8间隔开，每个电极与进入端口10和排出端口14中相应的一个相邻。电介质材料18设置在每个场产生电极16与流动室8的相邻端之间。在一些实施方式中，电介质材料18是固体，在其他实施方式中，其是空气或任何其他合适的电介质。因此，场发生电极16与流动室8电隔离。在一些实施方式中，导管12通过电介质材料18连接至流动室8并且/或者排出导管20通过电介质材料18连接至排出端口14。在一些实施方式中，排出导管20直接或间接地通过排出离子阱与周围大气流体连接。

高电压、电流受限的供应装置22连接至场发生电极16，以在流动室8内产生足够强度的电场来分离流体中的带电物类。在一些实施方式中，该场具有足以使流体电离的强度。例如，通过供应装置施加在场发生电极之间的电势差可以例如产生6000伏/厘米或更大的场强以使作为流动流体的氩气电离。某些流体需要较低的场强，例如氖气(600伏/厘米)，而其他流体可能需要较高的场强，例如空气(30千伏/厘米)。供应装置22由电能源24(例如，诸如电池(如12伏电池)的直流电源)馈电。在一些实施方式中，供应装置22被配置成限制电流以便在一些实施方式中从电池(或其他输入电流源)汲取小于2安的电流。在一些实施方式中，也可以将连接至供应装置的电路中的电流(输出电流)限制为例如小于2安。在一些实施方式中，发现当室8填充有空气并且发生火花时，输出电流受到击穿电流的限制，在一些实施方式中，发现输出电流在约50毫安至100毫安的范围内。在一些实施方式中，对供应装置的输入电压可以例如在9伏至12伏之间变化。在一些实施方式中，供应装置22和电源24被替换为已由任何合适的源提前充电的高压电容器。

降压转换器26连接至电荷收集电极15之一(在一些实施方式中是较低电势的电荷收集电极，在其他实施方式中是较高电势的电荷收集电极(如图所示))，以将电极6之间的电势差降低到连接至降压转换器26的负载28的所要求的工作电压，以便从降压转换器26并因此从装置4汲取电流。负载28连接在所讨论的电荷收集电极15之间，并且在一些实施方式中，负载的一侧和对应的电流收集电极连接到地。在其他实施方式中，负载28以浮动布置连接在电荷收集电极15之间。在一些实施方式中，负载28连接在地与其中一个电荷收集电极之间，并且另一个电荷收集电极也连接到地。

在一些特定实施方式中，电荷收集电极15的面积为1cm²并且间隔开1.6cm，并且场产生电极的面积为5cm²并且间隔开7cm。流动室的长度为7cm，内部容积为34cm³，并且针对储存器中10巴的压力，通过导管和端口10、12、14、20的流动阻力，并且特别是通过排出端口14的相对小的流动横截面/相对高的流体动力学阻力，流动速率为0.1毫升/分钟(1.7×10^-3毫升/秒)。

参照图2，在一些实施方式中(现在参照相同元素的相同附图标记进行描述)，装置4与上面参照图1描述的装置4类似地布置，但是，场电极16和收集电极15被替换为被布置在流动室8内处于流动室8的相应端部处并且连接至供应装置22的组合的场电极和收集电极17。在一些特定实施方式中，电极17被配置为管状电极，其中每个电极的轴线沿共同的方向对准。在一些实施方式中，进入端口10和排出端口14被设置在电极17中相应的一个电极一侧。在一些实施方式中，供应装置22被配置成例如借助于与供应装置22的正端子相关联的二极管来防止或有力地限制与流入供应装置22的正端子的电子对应的电流。

组合的场电极和收集电极17连接至供应装置22的相应端子。降压转换器26与供应装置22并联地连接至电极17中的一个电极(其如上所述限制或阻止电流从该电极17流回供应装置)，并且负载28连接至降压转换器26。具体地，降压转换器26和负载28连接在电极17之间。在一些实施方式中，负载的一侧和电极17中的一个电极连接到地。在一些实施方式中，负载连接在电极17中的一个电极(例如电势较低的电极)与地之间，而电极17中的另一电极连接到地以形成回路。

参照图3，电动交通工具30(例如电动汽车)包括连接到如上所述的能量转换装置4的储存器6。如上所述，能量转换装置4连接至供应装置22和负载28。负载28是耦接至交通工具的传动系32的电动马达，用于引起交通工具的运动，例如驱动交通工具的轮。在一些实施方式中，储存器中的加压流体6中储存的能量是引起交通工具运动的唯一能量源。在一些实施方式中，储存器6可拆卸地连接至装置4，并且能够在排空时与满的储存器交换。在其他实施方式中，无论储存器6是否可拆卸/可更换，都可以通过电动交通工具30中的再填充端口向其再填充加压流体。

控制器33接收来自交通工具驾驶员接口(例如需求速度或扭矩)、负载/马达28(例如电流需求、实际电流)和储存器6(例如储存器中的压力，例如，通过与储存器相关联的压力传感器和/或流动传感器测量的)中的一者或更多者的输入并且控制供应装置22，具体地，控制电极16或17上的电压(视情况而定)和用于调节流体从储存器6到装置4的流动的阀(未示出)。根据特定实施方式，控制器33基于合适的控制法则控制施加的电压和流动，例如使用负反馈来调节马达的电流、通量、扭矩输出或速度。例如，可以基于功率需求来控制场强(即，向电极15/17施加的电压)，场强随功率需求增加。应当理解，在一些实施方式中，在图1和图2的实施方式中如参照图3所描述的那样并入了实现合适的控制法则的合适的控制器，即，与具体应用无关。当然，应当理解，所实现的具体的控制法则，以及所感测或接收到的和被控制的量将随着应用的不同而变化。

参照图4，现在描述操作能量储存和转换系统的方法。在步骤34处使得进行从储存器6到装置4的流体流动，并且在步骤36处，向电极16/17施加电场以分离流体中的带电物类。在一些实施方式中，没有流体流动或基本没有流体流动，并且认为动能主要由压力引起的热运动提供，并且在这样的实施方式(下面进一步描述)中，通过在压力下用流体填充室8来将压力施加到室8，其中排出装置关闭或不存在排出装置，并且保持室8连接至加压流体源，例如储存器6，或将室与储存器隔离。在流体是气体的实施方式中，气体被电场电离。例如，在一些实施方式中，电场引起气体中的暗放电或电晕放电。在一些实施方式中，取决于装置4的几何形状，使得流体沿电场的方向流动。在步骤38处，收集电极16收集带电物类(流体中固有的或通过电离产生的，例如气体离子和电子)。例如，由于每种物类的迁移率和/或电极相对于流动的布置，带电物类可能受到流体流动的不同影响。因此，带电物类中的一者可能优先通过排出端口20离开装置4，而带电物类中的另一者可能优先被对应的电极15/17收集，视情况而定。因此，由于流体的流动，电极15/17之间的电势差可以增加超过其通常情况的电势差，并且在步骤40中，对应的过剩电荷可以被负载28汲取为电流以进行电气工作。

如上所述，在一些实施方式中，可以基于一个或更多个所感测或接收到的参数来控制步骤34中的流体流动(例如通过阀门)或者步骤36中施加的电场(例如通过供应装置22的电压设置)中的一者或两者。所感测的参数可以指示由负载耗散的能量，并且接收到的参数可以指示负载的能量需求。控制还可以基于像储存器6中的压力这样的所感测的参数。附加地，在流体是气体并且装置4能够提供所需功率的实施方式的情况下，例如如上所述基于功率需求来控制供应装置22的电压以供应足以使流体电离的场强。在一些实施方式中，电压可以随时间变化。例如，在一些实施方式中，最初由供应装置22提供较高的电压，直到气体中发生放电和/或产生等离子体，然后将电压降低到足以维持放电或等离子体的较低水平。对场强的控制可以基于反馈、时间协议或两者，以实现对流体的高效利用并满足功率需求。

可以将流动速率控制为在可实现的程度上基本恒定，例如随着储存器6内的压力变化和/或基于负载中耗散的需求或实际功率(或相关措施——参见上文)。在一些实施方式中，控制器可以通过增加流动速率和/或供应电压来对功率需求/耗散的功率作出响应。另外或替选地，在一些实施方式中，控制器例如响应于来自流动室8内的压力传感器的信号来控制流动室8内的压力。可以通过一方面控制入口导管12和进入端口10的流动阻力和/或另一方面控制排出导管14和排出端口20的流动阻力来控制流动速率和/或压力。例如，在一些实施方式中，可以在导管12、14中的任何一个或两个中设置节流阀，并且/或者端口10、20可以具有可变孔径。在一些实施方式中，节流阀和/或可变孔径(视情况而定)处于控制器的控制下，例如用于如上所述控制流动速率和/或压力。

应当理解，所描述的控制方面适用于所描述的所有实施方式，包括上文参照图1、图2或图3描述的那些实施方式，以及涉及以下流动流体的其他实施方式。

在一些实施方式中，流动方向和场方向可以指向大致相反的方向(即，具有负的标量积)。在这些实施方式中，带正电的物类被电场和流偏置以在不同的方向上移动。在电离的气体作为工作流体的情况下，这意味着气体中的正离子实际上通过流动被从其对应的捕获电极16/17吹走，因此可以将其高效地从装置4中移除，而迁移率较高的电子受流体流动的影响较小，并且在任何情况下都被流体流动朝向其相应的捕获电极16/17偏置。然而，在一些实施方式中，流体流动和电场的相对方向可以反转。

通过以下并借助于图示来表征以上参照图1描述的特定实施方式的性能：对于0.1毫升/分钟的固定流动速率、10巴的储存器压力和2安的供应电流以及两个负载，在9伏与12伏之间改变供应装置22的输入电压，这导致在阈值输入电压之上负载中耗散的功率变化。供应装置的输出电压被脉冲化，其中，在阈值输入电压处为约30千伏的最大电压幅度，在12伏的最大供应装置输入电压处供应装置的输出电压约为45千伏。下表中呈现了部分结果：

参照图5，在系统2的一些实施方式中，收集电极10、14是穿过流动室8(例如石英室或玻璃/二氧化硅室)的壁设置的由钨例如镀钍钨构成的杆，并且壁在收集电极周围密封。应当理解，可以使用能够承受每个实施方式中涉及的压力和温度的任何非导电材料，并且类似地，可以使用任何合适的电极材料。入口12和出口20相对于室8定向，以提供基本上对角地穿过室8的流体流动。图5中仅示出了室8及其部件，为了清楚起见省略了其余部件，并且在一些实施方式中，其余部件如上文参照图1所述。图6中示出了简化的电路图，其中，装置4由具有对应于收集电极10、14的正极和负极的电压源表示。

在一些实施方式中，例如上述实施方式中的任一个，在步骤36中，施加的电场是脉冲的，即，供应装置22的输出电压是脉冲的以在电极16之间产生包括脉冲序列的电场强度/电势差的脉冲波形。例如，脉冲可以具有复杂的形状，例如每侧具有较小脉冲的大脉冲，具有1毫秒的脉冲宽度和4毫秒的周期时间。应当理解，可以采用其他脉冲形状，例如基本上礼帽形、正弦曲线形、钟形或任何其他合适的形状。在一些实施方式中，附加地或可选地，室8，例如特别是收集电极，可以用在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射例如UV光照射，以便于室8中的电离。在这样的实施方式中，相应的辐射/光源(未示出)相对于室8设置，以相应地照射室。

使用参照图5描述的实施方式，利用脉冲施加电场对通过室8的气流(氖气)进行一分钟实验运行，具有以下实验参数和结果：

脉冲施加电场

电势差对应于电极16两端的脉冲电势差，并且因此对应于源22的脉冲输出(具有如以上具体示例中所述的波形和50千伏的最大振幅、rms4kv)，电阻值是图6中所示的负载/测量电阻器的值，其中，使用示波器测量运行中的均方根电压(Root Mean SquareVoltage)，其中基于负载电阻的值来计算RMS电流和功率值。输入功率是馈送到供应装置22以产生电势差的功率。流动速率(升每分钟)和气压是指室9内部的气体的流动速率和压力。可以看出，计算的在负载中耗散的RMS功率超过输入功率，功率差被认为是由加压电离气体的流动的动能提供的。

恒定施加电场的相应数据在其他实验参数未改变的情况下如下表所示：

恒定施加电场

可以看出，电场的脉冲施加可以促进从加压气流更好地提取能量，其中，对于脉冲施加场，计算的负载上耗散的功率与电输入功率的比率为68，对于恒定施加场，比率为39。

参照图7，在以上实施方式的一个变型中，仅单个收集电极14被设置在室8内，并且可以以浮动或接地的方式连接至负载。

参照图8，在适用于上文和下文描述的所有实施方式的一些变型中，提供了用于延迟电流流动的开始以使得能够在收集电极10、14上积累更多电荷的装置。具体地，在一些实施方式中，收集电极10、14的自由端50被封闭在密封到室8的相应另一室52中，并且通过另一相应入口54填充有具有低击穿电压的惰性气体，例如氖气。另一相应电极56，例如钨电极，密封地穿过室32的壁与自由端30并列设置，以在每个自由端30与相应的另一电极56之间限定火花隙。这些另一电极36代替收集电极10、14连接至剩余的系统2(未示出)。

当流体在被所施加的电场电离的同时流过室8时，电荷积聚在收集电极10、14上，直到收集电极10、14之间的电势差超过另一室32中的惰性气体跨越火花隙的击穿电压，在该点处发生放电，并且只要维持火花，电流就流过另一电极36。这样，可以看出，电流流动被延迟直到在电极10、14上已经建立了足够的电荷以引起火花。当然，应当理解，在相关实施方式中也可以采用延迟电流流动开始的任何其他方式，例如使用电压触发继电器或开关、二极管或定时开关代替火花隙。

如上文简要提及的，这样，存储在加压流体中的能量也可以通过主要或专门对流体施加压力而转换成电能。通过永久地或可移除/拆卸地(例如使用活塞)阻塞排出端口20，可以将上述基于流动的实施方式转换成基于压力的实施方式。在图9所示的一些实施方式中，通过完全移除排出端口20来修改室8，使得室8仅通过入口12流体连通。

使用图5和图6的实施方式在排出端口20被阻塞的情况下执行基于压力的能量转换的实验性一分钟运行，并且在以下表格中呈现针对脉冲电场的实验参数和结果(具有上文针对基于流动的实验所描述的相同参数)。在运行开始时，以10巴的压力用氖气充满室，然后将该室与气源密封隔离。在运行过程中，观察到压力下降，认为是能量转化引起的，因为在不从收集器汲取电流的情况下，压力在相似的时间段内基本上恒定。

脉冲施加电场

在整个一分钟运行中计算所计算的rms功率，因此在运行期间对压力变化求平均。

对于上述流动实施方式，压力实施方式可以同样用脉冲或恒定施加场操作，而其他实验参数不变。实验参数和结果如下表所示。

恒定施加电场

可以看出，可以观察到与上述基于流动的实验类似的趋势。为了完整起见，可以注意到，与连续地对场电极进行充电和放电相反，较低的输入功率是由于所使用的不同电源以及由供应装置汲取的用于维持恒定场的较低电流引起的。

如上所述，通过停止排出端口20，任何基于流动的实施方式都可以转换成基于压力的实施方式。在一些实施方式中，如图9所示，通过完全去除排出端口20来修改室8，使得室8仅通过入口12流体连通，并且在一些实施方式中，装置4的其他部件保持不变。在一些其他实施方式中，如图10所示，分隔件58，例如石英窗，将室8密封地分隔成两个部分，每个部分包括收集电极10、14中的一个，并且排出端口20作为另一入口12连接，使得室8的每个部分具有连接至加压流体源的相应入口12，并且在室8的每个部分中独立地保持压力，而装置4的其他部件在一些实施方式中保持不变。在一些实施方式中，室被制成包括室壁和分隔件58的单个工件。

上面已经通过示例描述了特定实施方式以说明本公开内容的各个方面。应当理解，本发明的范围在所附权利要求书中阐述。本领域的普通技术人员将会想到许多修改和特征的不同组合，例如如上所述，它们都在权利要求书的范围内。此外，应当理解，方法实施方式的步骤的顺序可以适当地改变，并且可以实际上以时间上完全或部分交叠的关系来执行其中一些或所有步骤。同样地，上述各种实施方式的特征可以适当地组合。一些实施方式基于流体流动，而其他实施方式基于施加的压力，而没有流动或流动最小。应当理解，在适用时，关于基于流动的实施方式描述的任何特征也适用于任何基于压力的实施方式，反之亦然。在本发明分别参考带正电物类和带负电物类的情况下，每种物类可以对应于单一类型的实体(例如，分别对应仅带正电的气体离子和电子)，或者每种物类可以包括子物类，例如具有不同的各种电荷的带正电的气体离子。类似的考虑也适用于流体是溶液中具有各种离子的溶液的实施方式。

为了避免疑惑，在以下项目列表中陈述一些方面和实施方式：

1.一种用于将流体的动能转换成电能的装置，所述装置包括：

流动室，其具有用于流体的进入端口和用于所述流体的排出端口；

成对的电荷收集电极，其沿收集方向彼此间隔开并且被设置在所述流动室内；以及

电场产生器，其被配置成沿场方向在所述流动室中产生电场，以分离所述流体中的带电物类，其中，在所述进入端口与所述排出端口之间所述流体的流动路径的流动方向具有沿所述收集方向的分量和沿所述场方向的分量。

2.根据项目1所述的装置，其中，所述电场是用于使所述流体电离的电离电场。

3.根据项目1或2所述的装置，其中，所述电场产生器包括成对的场产生电极，所述场产生电极沿所述场方向间隔开并且被设置在所述流动室的任一侧。

4.根据项目3所述的装置，其中，所述场产生电极与所述流动室电隔离。

5.根据任一前述项目所述的装置，其中，所述场方向与所述流动方向基本上平行。

6.根据任一前述项目所述的装置，其中，所述收集方向与所述流动方向基本上平行。

7.根据任一前述项目所述的装置，其中，所述电荷收集电极以与所述流动路径的至少一部分重合的轴线为中心。

8.根据任一前述项目所述的装置，其中，所述流动路径穿过所述电荷收集电极。

9.根据任一前述项目所述的装置，其中，所述电荷收集电极是网状电极。

10.一种用于将流体的动能转换成电能的系统，所述系统包括：

如前述项目中任一项所列出的装置；

电流受限电压供应装置，用于产生电离电场；以及

负载，其连接至电荷收集电极之一。

11.根据项目10所述的系统，包括用于将进入端口连接至含有加压流体的容器的连接器。

12.根据项目11所述的系统，其中，所述容器可拆卸地连接至所述连接器，以使得能够将空容器替换为含有加压流体的新容器。

13.根据项目10至12中任一项所述的系统，包括用于调节所述流体的流动速率的控制器。

14.根据项目13所述的系统，其中，所述控制器被配置成接收指示由所述负载耗散的能量的量并且根据指示由所述负载耗散的能量的量来调节所述流体的流动速率。

15.根据项目13或14所述的系统，其中，所述控制器被配置成接收指示所述负载的能量需求的量并且根据指示所述负载的能量需求的量来调节所述流体的流动速率。

16.根据项目10至15中任一项所述的系统，其中，所述负载是电动马达。

17.根据项目16所述的系统，其中，所述电动马达安装在电动交通工具中，所述电动交通工具例如为电动汽车或混合动力汽车、自行车、三轮车、船舶、火车或飞机。

18.根据项目10至15中任一项所述的系统，其中，所述负载包括电力供应网络，例如一个或更多个商业或住宅单元的电力供应网络或公用变电站。

19.一种将加压流体的势能转换成电能的方法，所述方法包括：

使所述加压流体沿流动方向流动通过流动室，从而将所述势能转换成流动流体的动能；

向在所述流动室中流动的所述流体施加电场，所述电场的场方向具有沿所述流动方向的分量，从而沿所述场方向分离所述流体的带正电物类和带负电物类，其中，带正电物类和带负电物类之一被偏置以在具有所述流动方向上的分量的方向上移动，并且所述带正电物类和所述带负电物类中的另一者被偏置以在具有与所述流动方向相反的方向上的分量的方向上移动；

在相应的电流收集器处收集所述带正电物类和所述带负电物类中的一者或每一者的至少一部分；以及

从所述电流收集器之一汲取电流以向负载提供电能。

20.根据项目19所述的方法，包括：通过向所述流动流体施加所述电场来使所述流体电离，以产生包括所述带负电物类和所述带正电物类的电离流体。

21.根据项目20所述的方法，其中，使所述流体电离包括产生等离子体。

22.根据项目20或21所述的方法，其中，使所述流体电离包括引起放电，例如暗放电或电晕放电。

23.根据项目19至22中任一项所述的方法，所述方法包括：感测指示由所述负载耗散的能量的量并且和/或根据指示由所述负载耗散的能量的量来调节所述流体的流动速率。

24.根据项目19至23中任一项所述的方法，所述方法包括：接收指示所述负载的能量需求的量并且根据指示所述负载的能量需求的量来调节所述流体的流动速率。

25.根据任一前述项目所述的装置、系统或方法，其中，所述流动方向与所述场方向的标量积为负。

26.根据项目1至24中任一项所述的装置、系统或方法，其中，所述流动方向与所述场方向的标量积为正。

27.根据任一前述项目所述的装置、系统或方法，其中，所述流体是气体，例如空气、氩气或氖气。

28.根据任一前述项目所述的装置、系统或方法，其中，所述流体是惰性气体。

29.一种用于将流体的动能转换成电能的装置，所述装置包括：

流动室，其具有针对流体的进入端口和针对所述流体的排出端口；

成对的电荷收集电极，其沿收集方向彼此间隔开并且被设置在所述流动室内；以及

电场产生器，其被配置成沿场方向在所述流动室中产生电场，以分离所述流体中的带电物类。

30.一种将加压流体的势能转换成电能的方法，所述方法包括：

使所述加压流体沿流动方向流动通过流动室，从而将所述势能转换成流动流体的动能；

利用电场产生器向在所述流动室中流动的所述流体施加电场；

在相应的电流收集器处收集带正电物类和带负电物类中的一者或每一者的至少一部分；以及

从所述电流收集器之一汲取电流以向负载提供电能。

31.根据项目29所述的装置或根据项目30所述的方法，其中，所述电场产生器包括成对的场产生电极，所述场产生电极沿场方向间隔开并且被设置在所述流动室的任一侧，并且其中，所述场产生电极与所述流动室电隔离。

在这些项目的任一个中，施加的电场可以是脉冲电场，以及/或者流动室可以用电磁辐射照射，例如UV光或在120NM至820NM范围内的一个或更多个波长内的电磁辐射。附加地，或者替选地，在任何所述项目中，电流流动可以被延迟，以使得能够在电流流动之前在电极上积累一定量的电荷。作为这些变型中的全部、一些或任一个的补充或替代，在所有项目中，成对的电荷收集电极可以被替换为单个电荷收集电极。

在上述任何项目中，该装置或系统可以被配置成将流入和/或流出流动室或压力容器的流动速率限制为小于0.1毫升/分钟，例如小于9×10^-2毫升/分钟、小于8×10^-2毫升/分钟或小于7×10^-2毫升/分钟，或者可以更一般地被配置成使流体以不同于0.1毫升/分钟的流动速率流过该压力容器或流动室，例如9×10^-2毫升/分钟、8×10^-2毫升/分钟或7×10^-2毫升/分钟，以及高于0.1毫升/分钟的流动速率，例如0.5毫升/分钟或更高、1毫升/分钟或更高、0.05升/分钟或更高、0.1毫升/分钟或更高或0.2毫升/分钟或更高。同样，装置和/或系统可以被配置成在特定压力下操作，例如不同于10巴的压力，例如大于10巴，例如11巴或更大或12巴。压力可以小于10巴，例如9巴或更小、8巴或更小、7、6或5巴或更小，并且在这些情况的任何情况中，压力可以大于1巴、大于2巴、大于3巴或大于4巴。在一些实施方式中，流动速率基本上为零。例如，在一些实施方式中，进入端口是进出压力容器的唯一流体连通路径。应当理解，对应的方法项目可以相应地操作。

Claims (40)

1.一种用于将流体的能量转换成电能的装置，所述装置包括：

压力容器，其具有用于流体的进入端口并且被配置成将来自所述进入端口的加压流体保持在所述压力容器中；

成对的电荷收集电极，沿收集方向彼此间隔开并且被设置在所述压力容器内；以及

电场产生器，其被配置成沿场方向在所述压力容器中产生电场以分离所述流体中的带电物类。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电场是用于使所述流体电离的电离电场。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述电场产生器包括成对的场产生电极，所述场产生电极沿所述场方向间隔开并且被设置在所述流动室的任一侧。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述场产生电极与所述压力容器电隔离。

5.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述场方向与所述收集方向基本上平行。

6.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述压力容器包括位于所述收集电极之间的分隔件，所述分隔件将所述压力容器密封成第一部分和第二部分，所述第一部分连接至所述进入端口并且包括所述收集电极中的一个收集电极，所述第二部分连接至另一进入端口并且包括所述收集电极中的另一收集电极。

7.根据任一前述权利要求所述的装置，包括电流延迟布置，所述电流延迟布置用于延迟来自所述收集电极的电流流动，直到在所述收集电极上已经积累了一定量的电荷。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述电流延迟布置包括围绕所述收集电极的突出到所述压力外部的部分而密封的另一压力容器和设置在所述另一压力容器中的另一电极，其中，所述另一电极和所述收集电极的相应自由端在其间限定火花隙。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述装置包括单个电荷收集电极而不是成对的电荷收集电极。

10.根据任一前述权利要求所述的装置，包括用于照射所述压力容器内的加压流体的电磁辐射源。

11.根据权利要求6所述的装置，其中，所述电磁辐射源被配置成产生在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射。

12.一种将加压流体的能量转换成电能的方法，所述方法包括：

使所述加压流体保持压力容器内的压力；

向所述压力容器中的所述加压流体施加电场，从而用所述流体的带正电物类和带负电物类中的一者沿所述场方向分离所述流体的带正电物类和带负电物类；

在相应的电流收集器处收集所述带正电物类和所述带负电物类中的一者或每一者的至少一部分；以及

从所述电流收集器之一汲取电流以向负载提供电能。

13.根据权利要求12所述的方法，包括：通过向流动的所述流体施加所述电场来使所述流体电离，以产生包括所述带负电物类和所述带正电物类的电离流体。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，使所述流体电离包括产生等离子体。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，使所述流体电离包括引起放电，例如暗放电或电晕放电。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，所述方法包括延迟来自一个或更多个所述电流收集器的电流流动，直到在所述电流收集器上已经累积了一定量的电荷。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，延迟电流流动包括延迟电流流动直到在一个或更多个所述电流收集器的突出到所述压力容器外部的自由端与相应的电流接收电极之间的火花隙中出现火花。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，所述方法包括在使所述加压流体保持所述压力容器中的压力的同时，用电磁辐射照射所述加压流体。

19.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，所述方法包括在使所述加压流体保持所述压力容器中的压力的同时，用在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射照射所述加压流体。

20.一种用于将流体的能量转换成电能的装置，所述装置包括：

流动室，所述流动室具有用于流体的进入端口和用于所述流体的排出端口；

成对的电荷收集电极，沿收集方向彼此间隔开并且被设置在所述流动室内；

电场产生器，其被配置成沿场方向在所述流动室中产生电场以分离所述流体中的带电物类；以及

电磁辐射源，其用于照射所述压力容器内的加压流体，优选地，其中，所述电磁辐射源被配置成产生在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射。

21.一种将加压流体的能量转换成电能的方法，所述方法包括：

使所述加压流体沿流动方向流动通过流动室，从而将势能转换成流动的所述流体的动能；

利用电场产生器向在所述流动室中流动的所述流体施加电场；

在相应的电流收集器处收集带正电物类和带负电物类中的一者或每一者的至少一部分；

从所述电流收集器之一汲取电流以向负载提供电能；以及

在使所述加压流体流动的同时用电磁辐射照射所述加压流体，优选地用在120NM至820NM的波长范围内的电磁辐射照射所述加压流体。

22.一种用于将流体的能量转换成电能的装置，所述装置包括：

流动室，所述流动室具有用于流体的进入端口和用于所述流体的排出端口；

成对的电荷收集电极，沿收集方向彼此间隔开并且被设置在所述流动室内；

电场产生器，其被配置成沿场方向在所述流动室中产生电场以分离所述流体中的带电物类；以及

电流延迟布置，其用于延迟来自所述收集电极的电流流动，直到在所述收集电极上已经积累了一定量的电荷，优选地，其中，所述电流延迟布置包括围绕所述收集电极的突出到所述压力外部的部分而密封的另一压力容器和设置在所述另一压力容器中的另一电极，其中，所述另一电极和所述收集电极的相应自由端在其间限定火花隙。

23.一种将加压流体的能量转换成电能的方法，所述方法包括：

使所述加压流体沿流动方向流动通过流动室，从而将势能转换成流动的所述流体的动能；

利用电场产生器向在所述流动室中流动的所述流体施加电场；

在相应的电流收集器处收集带正电物类和带负电物类中的一者或每一者的至少一部分；

从所述电流收集器之一汲取电流以向负载提供电能；以及

延迟来自一个或更多个所述电流收集器的电流流动，直到在所述电流收集器上已经累积了一定量的电荷，优选地，其中，延迟电流流动包括延迟电流流动直到在一个或更多个所述电流收集器的突出到所述压力容器外部的自由端与相应的电流接收电极之间的火花隙中出现火花。

24.一种用于将流体的能量转换成电能的装置，所述装置包括：

流动室，所述流动室具有用于流体的进入端口和用于所述流体的排出端口；

设置在所述流动室内的单个电荷收集电极；以及

电场产生器，其被配置成沿场方向在所述流动室中产生电场以分离所述流体中的带电物类。

25.根据权利要求20、22或24所述的装置或者根据权利要求19或21所述的方法，其中，所述电场产生器包括成对的场产生电极，所述场产生电极沿所述场方向间隔开并且被设置在所述流动室的任一侧，并且其中，所述场产生电极与所述流动室电隔离。

26.根据权利要求1至9、20、22、24或25中任一项所述的装置，其中，所述电场产生器被配置成产生脉冲电场。

27.根据权利要求12至19、21或23中任一项所述的方法，其中，施加电场包括施加脉冲电场。

28.一种用于将流体的能量转换成电能的装置，所述装置包括：

流动室，所述流动室具有用于流体的进入端口和用于所述流体的排出端口；

成对的电荷收集电极，沿收集方向彼此间隔开并且被设置在所述流动室内；以及

电场产生器，其被配置成沿场方向在所述流动室中产生脉冲电场以分离所述流体中的带电物类。

29.一种将加压流体的能量转换成电能的方法，所述方法包括：

使所述加压流体沿流动方向流动通过流动室，从而将势能转换成流动的所述流体的动能；

利用电场产生器向在所述流动室中流动的所述流体施加脉冲电场；

在相应的电流收集器处收集带正电物类和带负电物类中的一者或每一者的至少一部分；以及

从所述电流收集器之一汲取电流以向负载提供电能。

30.一种用于将流体的能量转换成电能的系统，所述系统包括：

如权利要求1至9、20、22、24、25、26或28中任一项所要求的装置；

电流受限电压供应装置，用于产生所述电场；以及

负载，其连接至所述电荷收集电极之一。

31.根据权利要求30所述的系统，包括用于将所述进入端口连接至含有加压流体的容器的连接器。

32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述容器可拆卸地连接至所述连接器，以使得能够将空容器替换为含有加压流体的新容器。

33.根据权利要求30至32中任一项所述的系统，其中，所述负载是电动马达。

34.根据权利要求33所述的系统，其中，所述电动马达安装在电动交通工具中，所述电动交通工具例如为电动汽车或混合动力汽车、自行车、三轮车、船舶、火车或飞机。

35.根据权利要求30至32中任一项所述的系统，其中，所述负载包括电力供应网络，例如一个或更多个商业或住宅单元的电力供应网络或公用变电站。

36.根据任一前述权利要求所述的装置、系统或方法，其中，所述流体是气体，例如空气、氩气或氖气。

37.根据任一前述权利要求所述的装置、系统或方法，其中，所述流体是惰性气体。

38.根据任一前述权利要求所述的装置、系统或方法，其中，所述流体的流动速率不同于0.1毫升/分钟。

39.根据任一前述权利要求所述的装置、系统或方法，其中，所述流体的压力不同于10巴。

40.根据任一前述权利要求所述的装置、系统或方法，其中，所述流体的流动速率小于0.1毫升/分钟。

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