CN113541438B - 等离子发电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种等离子发电系统，属于发电技术领域。所述等离子发电系统包括等离子体约束装置、等离子源和发电电极。发电电极具有第一表面和第二表面，发电电极的第一表面位于发电电极的第二表面与等离子源之间。该等离子发电系统工作时，等离子源产生的带电荷的等离子体在等离子体约束装置形成的约束场的约束范围内运动至发电电极的第一表面。发电电极具有预设形状，以使被接收在发电电极的第一表面的等离子体所带的电荷会趋于静电平衡分布而迁移至发电电极的第二表面。如此，会使等离子体还原成中性物质，从而可以减弱带电荷的等离子体对发电电极的腐蚀，延长等离子发电系统的寿命。

Description

等离子发电系统

技术领域

本申请涉及发电技术领域，特别涉及一种等离子发电系统。

背景技术

等离子体发电技术也称磁流体发电技术，是指通过流动的等离子体与磁场相互作用而产生电能。

相关技术中，等离子发电系统通常包括等离子体、磁场、第一电极和第二电极。当等离子体以一定的速度沿垂直于磁场的磁感线的方向进入磁场时，带正电的等离子体会在磁场的作用下沿着与磁感线垂直的方向流向第一电极，带负电的等离子体会在磁场的作用下沿着与磁感线垂直的方向流向第二电极。如此，第一电极和第二电极即可输出直流电。

然而，相关技术中，带电荷的等离子体被接收在发电电极(包括第一电极和第二电极)上后，会对发电电极造成腐蚀，影响等离子发电系统的寿命。

发明内容

本申请提供了一种等离子发电系统，可以减弱带电荷的等离子体对发电电极的腐蚀，从而延长等离子发电系统的寿命。所述技术方案如下：

一种等离子发电系统，包括：等离子体约束装置、等离子源和发电电极；

所述等离子体约束装置用于形成约束场；

所述等离子源用于与电源VCC连接，以产生等离子体，所述等离子体带正电荷或负电荷；

所述发电电极具有第一表面和第二表面，所述发电电极的第一表面位于所述发电电极的第二表面与所述等离子源之间；

所述等离子源产生的所述等离子体在所述约束场的约束范围内运动至所述发电电极的第一表面，所述发电电极具有预设形状，以使被接收在所述发电电极的第一表面的等离子体所带的电荷趋于静电平衡分布而迁移至所述发电电极的第二表面，所述发电电极用于输出电能。

在本申请中，等离子发电系统包括等离子体约束装置、等离子源和发电电极。等离子体约束装置用于形成约束场，等离子源用于产生带正电荷或负电荷的等离子体。发电电极具有第一表面和第二表面，发电电极的第一表面位于发电电极的第二表面与等离子源之间。该等离子发电系统工作时，等离子源产生的等离子体在约束场的约束范围内运动至发电电极的第一表面。发电电极具有预设形状，以使被接收在发电电极的第一表面的等离子体所带的电荷会趋于静电平衡分布而迁移至发电电极的第二表面。如此，发电电极可以输出电能，同时由于等离子体的电荷迁移，使等离子体还原成中性物质，从而可以避免带电荷的等离子体持续腐蚀发电电极，进而可以减弱带电荷的等离子体对发电电极的腐蚀，延长等离子发电系统的寿命。

可选地，所述等离子体约束装置包括磁镜、静电透镜中的至少一种。

可选地，所述等离子体约束装置包括：第一线圈和第二线圈；

所述等离子源和所述发电电极位于所述第一线圈与所述第二线圈之间；

所述第一线圈和所述第二线圈内具有方向相同的电流，以使所述第一线圈和所述第二线圈之间形成所述约束场。

可选地，所述等离子体约束装置包括：第一电极和第二电极；

所述第一电极具有第一通孔，所述第二电极具有第二通孔；所述第一通孔位于所述等离子源与所述第二通孔之间，所述第二通孔位于所述第一通孔与所述发电电极之间，以使所述第一电极和所述第二电极形成所述约束场。

可选地，所述等离子体约束装置还包括：第三电极；

所述等离子源位于所述第三电极与所述第一通孔之间，以使所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极形成所述约束场。

可选地，所述等离子体约束装置还包括：第三电极；

所述第三电极具有第三通孔或第一盲孔，所述第一盲孔位于所述第三电极靠近所述第一电极的表面；

所述等离子源位于所述第三通孔或所述第一盲孔内，或所述等离子源位于所述第三通孔与所述第一通孔或所述第一通孔之间，以使所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极形成所述约束场。

可选地，所述等离子体约束装置还包括：第三线圈和第四线圈；

所述第三线圈位于所述等离子源与所述第四线圈之间，或，所述等离子源位于所述第三线圈与所述第四线圈之间，或，所述发电电极位于所述第三线圈与所述第四线圈之间；

所述第三线圈和所述第四线圈内具有方向相同的电流。

可选地，所述等离子体约束装置包括：第一电极和第二电极；

所述第二电极具有第二通孔；所述第二通孔位于所述等离子源和所述发电电极之间；

所述等离子源位于所述第一电极和所述第二通孔之间，以使所述第一电极和所述第二电极形成所述约束场。

可选地，所述等离子体约束装置包括：第一电极和第二电极；

所述第二电极具有第二通孔；所述第二通孔位于所述等离子源和所述发电电极之间；

所述第一电极具有第一通孔或第二盲孔，所述第二盲孔位于所述第一电极靠近所述第二电极的表面，所述等离子源位于所述第一通孔或所述第二盲孔内，以使所述第一电极和所述第二电极形成所述约束场。

可选地，所述等离子发电系统还包括：开关模块和检测控制模块；

所述开关模块的第一端用于与所述电源VCC连接，所述开关模块的第二端与所述等离子源连接；

所述检测控制模块的输入端与所述发电电极的第二表面连接，用于检测所述发电电极的电压，所述检测控制模块的输出端与所述开关模块的控制端连接，以当所述发电电极的电压大于预设电压时，控制所述开关模块关断。

可选地，所述等离子发电系统还包括：负载模块；

所述负载模块的第一端与所述发电电极连接，所述负载模块的第二端与所述等离子源或地线连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的第一种等离子发电系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的第二种等离子发电系统的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种第一电极的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种第二电极的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的第三种等离子发电系统的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的第四种等离子发电系统的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的第五种等离子发电系统的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的第六种等离子发电系统的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的第七种等离子发电系统的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的第八种等离子发电系统的结构示意图；

图11是本申请实施例提供的第九种等离子发电系统的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的第十种等离子发电系统的结构示意图。

其中，各附图标号所代表的含义分别为：

10、等离子发电系统；

110、等离子体约束装置；

1102、约束场；

1122、第一线圈；

1124、第二线圈；

1142、第一电极；

1143、第一通孔；

1144、第二电极；

1145、第二通孔；

1146、第三电极；

1152、第三线圈；

1154、第四线圈；

120、等离子源；

122、等离子体；

130、发电电极；

132、第一表面；

134、第二表面；

140、开关模块；

150、检测控制模块；

160、负载模块。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

应当理解的是，本申请提及的“多个”是指两个或两个以上。在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，比如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，比如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，为了便于清楚描述本申请的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

在对本申请实施例进行详细地解释说明之前，先对本申请实施例的应用场景予以说明。

等离子体又叫做电浆，是原子及原子团的部分电子被剥夺后，再经电离产生的正负离子组成的离子化气体状物质，被视为是除去固态、液态、气态外物质存在的第四态。等离子体的运动主要受电场和磁场支配。等离子体发电技术也称磁流体发电技术，是指通过流动的等离子体与磁场相互作用而产生电能。相关技术中，带正电荷的等离子体在磁场作用下被接收在第一电极上，带负电荷的等离子体在磁场作用下被接收在第二电极上，即可使第一电极和第二电极输出直流电。

然而，相关技术中，带电荷的等离子体被接收在发电电极(包括第一电极和第二电极)上后，会对发电电极造成腐蚀，影响等离子发电系统的寿命。

为此，本申请实施例提供了一种等离子发电系统，可以减弱带电荷的等离子体对发电电极的腐蚀，从而延长等离子发电系统的寿命。

下面对本申请实施例提供的等离子发电系统进行详细地解释说明。在本申请实施例中，两个电子器件之间的连接均指电连接。这里的电连接指两个电子器件之间通过导线连接，以实现电信号的传输。

图1是本申请实施例提供的一种等离子发电系统10的结构示意图。如图1所示，等离子发电系统10包括等离子体约束装置110、等离子源120和发电电极130。

等离子体约束装置110用于形成约束场1102，以使等离子体122仅能在约束场1102的约束范围内运动。这里的约束场1102可以是电、磁场的至少一种。等离子源120用于与电源VCC连接，从而产生带电等离子体122。在本申请实施例中，等离子源120用于产生带同种电荷的等离子体122，例如，等离子源120可以用于产生带正电荷的等离子体122，也可以用于产生带负电荷的等离子体122。在本申请实施例中，以等离子源120用于产生带正电荷的等离子体122为例对等离子发电系统10进行说明。在一些具体地实施例中，等离子源120可以是液态金属。液态金属在电源VCC的作用下产生带正电荷的等离子体122。在另一些具体地实施例中，等离子源120也可以是熔盐。这里的熔盐是指盐类熔化后形成的熔融体，如碱金属的卤化物所形成的熔融体、硝酸盐的熔融体、硫酸盐的熔融体等。等离子源120可以是一种熔盐，也可以是多种熔盐的混合体。熔盐在电源VCC的作用下产生带正电荷的等离子体122。

发电电极130具有第一表面132和第二表面134。发电电极130的第一表面132位于发电电极130的第二表面134与等离子源120之间。即发电电极130的第一表面132相对发电电极130的第二表面134靠近等离子源120，发电电极130的第二表面134相对发电电极130的第一表面132远离等离子源120。在本申请实施例中，发电电极130还具有预设形状。该预设形状可以使被接收在发电电极130的第一表面132的等离子体122所带的电荷趋于静电平衡分布而迁移至发电电极130的第二表面134。

该等离子发电系统10工作时，等离子源120产生的带电荷的等离子体122在等离子体约束装置110形成的约束场1102的约束范围内运动，运动至发电电极130的第一表面132后会被接收在发电电极130的第一表面132。这里的运动包括等离子体122的热运动，以及等离子体122在电场或者磁场约束力的作用下进行的加速运动的至少一种。带电荷的等离子体122被接收在发电电极130的第一表面132后，由于发电电极130具有预设形状，从而使被接收在发电电极130的第一表面132的等离子体122所带的电荷会趋于静电平衡分布而迁移至发电电极130的第二表面134。等离子体122所带的电荷迁移至发电电极130的第二表面134后，发电电极130可以输出电能，同时由于等离子体122的电荷迁移，使等离子体122还原成中性物质(如果是电子则无中性物质生成)，从而可以避免带电荷的等离子体122持续腐蚀发电电极130，进而可以减弱带电荷的等离子体122对发电电极130的腐蚀，延长等离子发电系统10的寿命。

在一些实施例中，如图1和图2所示，发电电极130的预设形状是指：发电电极130具有第一表面132和第二表面134，发电电极130的第一表面132的全曲率为负。一般地，该等离子发电系统10工作时，用于接收等离子体122的发电电极130的第一表面132的电荷密度小于等离子源120处的电荷密度。

在一些具体地实施例中，当发电电极130的第一表面132全曲率为负，发电电极130的第二表面134全曲率为正时，发电电极130呈弧形。在本申请实施例中，如图1所示，发电电极130的第一表面132和第二表面134可以呈圆弧形，从而使发电电极130呈圆弧形。或者，如图2所示，发电电极130的第一表面132和第二表面134可以呈多段的弧形，从而使发电电极130呈多段的弧形。在另一些未示出附图的实施例中，发电电极130的预设形状是指：发电电极130呈网状的圆筒形。网状圆筒型的发电电极130的内表面为发电电极130的第一表面，网状圆筒型的发电电极130的外表面为发电电极130的第二表面。

在一些实施例中，等离子体约束装置110包括磁镜和静电透镜的至少一种。下面结合具体实施例，对等离子体约束装置110的不同实现方式进行说明。

在第一种可能的实现方式中，等离子体约束装置110包括磁镜，磁镜所产生的磁场为约束场1102。

如图2所示，等离子体约束装置110包括第一线圈1122和第二线圈1124。第一线圈1122和第二线圈1124具有方向相同的电流，从而使第一线圈1122和第二线圈1124之间形成一个中间弱、两端强的磁场。此时，第一线圈1122和第二线圈1124之间形成的中间弱、两端强的磁场即为约束场1102。等离子源120和发电电极130均位于第一线圈1122和第二线圈1124之间。

该等离子发电系统10工作时，等离子源120在电源VCC的作用下产生带电荷的等离子体122。带电荷的等离子体122在约束场1102的约束范围内进行热运动。为便于描述，将热运动的方向分为第一方向和第二方向，第一方向为从等离子源120指向发电电极130的方向。第二方向为与第一方向具有一定夹角的方向。其中，热运动方向为第一方向的等离子体122不需要约束场1102的约束即可运动至发电电极130。换句话说，约束场1102用于对热运动方向为第二方向的等离子体122进行约束。热运动方向为第二方向的等离子体122在运动过程中，等离子体122的运动方向会与约束场1102的磁感线方向具有一定夹角，此时，等离子体122会受磁场的洛伦兹力，从而使等离子体122返回至约束场1102的约束范围内，进而避免等离子体122运动至约束场1102的约束范围外。同时，等离子体122在约束场1102的约束范围内进行热运动的过程中，等离子体122在等离子源120处的密度大于发电电极130的第一表面132的电荷密度，可以进一步促进等离子体122的热运动方向为从等离子源120向发电电极130的方向。

一般地，第一线圈1122、第二线圈1124、等离子源120和发电电极130可以位于同一中心轴上。

上述实施例中，等离子体约束装置110包括磁镜，磁镜所产生的磁场为约束场1102。该约束场1102可以将等离子体122约束在约束范围内，从而避免等离子体122运动至约束场1102的约束范围外导致的发电效率降低，如此，可以提高等离子发电系统10的发电效率。同时，等离子体122在约束场1102的范围内通过热运动的方式运动至发电电极130的第一表面132，可以避免等离子体122发电工质温度过高，进而提高等离子发电系统10的寿命。

在第二种可能的实现方式中，等离子体约束装置110为静电透镜。静电透镜所产生的电场为约束场1102。

图3是本申请实施例提供的第一电极1142的结构示意图，图4是本申请实施例提供的第二电极1144的结构示意图。图5至图7是本申请不同实施例提供的等离子体约束装置110为静电透镜的等离子发电系统10的结构示意图。如图3至图7所示，等离子体约束装置110包括第一电极1142和第二电极1144。第一电极1142可以是中心开孔的金属薄板或圆筒，第二电极1144也可以是中心开孔的金属薄板或圆筒。

在第一种可能的结构中，如图3至图5所示，第一电极1142具有第一通孔1143。第二电极1144具有第二通孔1145。等离子源120位于第一通孔1143内。第二通孔1145位于等离子源120与发电电极130之间。换句话说，等离子源120与第一电极1142位于同一平面，第二电极1144位于等离子源120与发电电极130之间，从而使第一电极1142和第二电极1144构成静电透镜，第一电极1142和第二电极1144所产生的电场为约束场1102。在另一些实施例中，图5所示的等离子发电系统10中第一电极1142的第一通孔1143也可以是一盲孔，为便于描述，将该盲孔命名为第二盲孔。此时，第一电极1142的第二盲孔位于第一电极1142靠近第二电极1144的表面，等离子源120位于第二盲孔内，第一电极1142和第二电极1144所产生的电场为约束场1102。

在第二种可能的结构中，如图3、图4及图6所示，第一电极1142具有第一通孔1143。第二电极1144具有第二通孔1145。等离子源120位于第一通孔1143和第二通孔1145之间，第二通孔1145位于等离子源120与发电电极130之间。换句话说，第一电极1142位于等离子源120远离发电电极130的一侧，第二电极1144位于等离子源120与发电电极130之间，从而使第一电极1142和第二电极1144构成静电透镜，第一电极1142和第二电极1144所产生的电场为约束场1102。在另一些实施例中，图6所示的等离子发电系统10中的第一电极1142也可以不具有第一通孔1143，即第一电极1142是一个金属平板。此时，第二电极1144具有第二通孔1145，第二通孔1145位于等离子源120与发电电极130之间。等离子源120位于第一电极1142与第二通孔1145之间，以使第一电极1142和第二电极1144形成约束场1102。

在第三种可能的结构中，如图3、图4及图7所示，第一通孔1143位于等离子源120与第二通孔1145之间，第二通孔1145位于第一通孔1143与发电电极130之间。换句话说，第一电极1142位于等离子源120靠近发电电极130的一侧，第二电极1144位于第一电极1142与发电电极130之间，从而使第一电极1142和第二电极1144构成静电透镜，第一电极1142和第二电极1144所产生的电场为约束场1102。

该等离子发电系统10工作时，等离子源120在电源VCC的作用下产生带电荷的等离子体122。带电荷的等离子体122在约束场1102的约束范围内运动。此时，带电荷的等离子体122受静电透镜的约束，向发电电极130的第一表面132所在位置会聚。由于静电透镜对等离子体122的会聚作用，可以避免等离子体122运动至约束场1102的约束范围之外。同时，等离子体122在约束场1102的约束范围内进行运动的过程中，等离子体122在等离子源120处的密度大于发电电极130的第一表面132的电荷密度，可以进一步促进等离子体122从等离子源120运动至发电电极130。

进一步地，第二通孔1145的直径大于第一通孔1143的直径。

一般地，等离子源120、第一电极1142、第二电极1144和发电电极130可以位于同一中心轴上。

在上述实施例中，等离子体约束装置110包括静电透镜，静电透镜所产生的电场为约束场1102。该约束场1102可以将等离子体122约束在约束范围内，从而避免等离子体122运动至约束场1102的约束范围外导致的发电效率降低，如此，可以提高等离子发电系统10的发电效率。同时，等离子体122在约束场1102的范围内受电场作用的加速，也可以提高等离子发电系统10的发电效率。

需要注意的是，静电透镜的形成一般需要至少两个中心开孔的金属薄板或圆筒。因此，在本申请实施例中，作为等离子体约束装置110的静电透镜至少包括第一电极1142和第二电极1144，并可以进一步包括第三电极1146，以增强等离子体约束装置110所形成的约束场1102对等离子体122的约束作用。

例如，在上述第三种可能的结构的基础上进一步改进得到图8和图9所示的等离子发电系统10。在图8和图9所示的实施例中，等离子体约束装置110还包括第三电极1146。第三电极1146具有第三通孔(图中未示出)，第三通孔的直径可以小于或等于第一通孔1143的直径，且第三电极1146可以与第一电极1142共中心轴。

在一些具体地实施例中，如图8所示，等离子源120位于第三通孔内。换句话说，等离子源120与第三电极1146位于同一平面。当等离子源120产生的等离子体122带正电荷，第三电极1146的电压大于第一电极1142的电压。反之，当等离子源120产生的等离子体122带负电荷，第三电极1146的电压小于第一电极1142的电压。如此，等离子发电系统10工作时，等离子源120在电源VCC的作用下产生带电荷的等离子体122。等离子体122在第三电极1146与第二电极1144之间形成的电场的作用下沿从等离子源120指向发电电极130的方向运动，并在第二电极1144和第一电极1142之间形成的电场的作用下向发电电极130的第一表面132所在位置会聚。同时，等离子体122在等离子源120处的密度大于发电电极130的第一表面132的电荷密度，可以进一步促进等离子体122从等离子源120运动至发电电极130。在另一些具体地实施例中，图8所示的等离子发电系统10中第三电极1146的第三通孔也可以是一盲孔，为便于描述，将该盲孔命名为第一盲孔。此时，第三电极1146的第一盲孔位于第三电极1146靠近第一电极1142的表面，等离子源120位于第一盲孔内，使第一电极1142、第二电极1144和第三电极1146形成约束场。

在另一些具体地实施例中，如图9所示，等离子源120位于第三通孔与第一通孔1143之间。换句话说，第三电极1146位于等离子源120远离第一电极1142的一侧。当等离子源120产生的等离子体122带正电荷时，第三电极1146的电压大于第一电极1142的电压。反之，当等离子源120产生的等离子体122带负电荷时，第三电极1146的电压小于第一电极1142的电压。如此，等离子发电系统10工作时，等离子源120在电源VCC的作用下产生带电荷的等离子体122。等离子体122在第三电极1146与第二电极1144之间形成的电场的作用下沿从等离子源120指向发电电极130的方向运动，并在第二电极1144和第一电极1142之间形成的电场的作用下向发电电极130的第一表面132所在位置会聚。同时，等离子体122在等离子源120处的密度大于发电电极130的第一表面132的电荷密度，可以进一步促进等离子体122从等离子源120运动至发电电极130。在另一些具体地实施例中，图9所示的等离子发电系统10中的第三电极1146也可以不具有第三通孔，即第三电极1146是一个金属平板。此时，等离子源120位于第三电极1146与第一通孔1143之间，以使第一电极1142、第二电极1144和第三电极1146形成约束场1102。

在上述实施例中，等离子体约束装置110还包括第三电极1146，第三电极1146可以增强等离子体约束装置110所形成的约束场1102对等离子体122的约束作用。同时，第三电极1146还可以对等离子体122的运动进行加速，从而提升等离子发电系统10的发电效率。

在第三种可能的实施方式中，等离子体约束装置110同时包括磁镜和静电透镜。磁镜产生的磁场和静电透镜产生的电场共同形成了约束场1102。

如图10和图11所示，等离子体约束装置110包括第一电极1142、第二电极1144、第三线圈1152和第四线圈1154。第三线圈1152和第四线圈1154内具有方向相同的电流，从而使第三线圈1152和第四线圈1154之间形成一个中减弱两端强的磁场。可以理解的是，等离子体约束装置110还可以进一步包括第三电极1146，不再赘述。其中，第一电极1142和第二电极1144形成静电透镜，静电透镜可以对带电荷的等离子体122进行约束，使等离子体122向同一位置会聚。第三线圈1152和第四线圈1154形成磁镜，磁镜也可以对带电荷的等离子体122进行约束。如此，通过静电透镜和磁镜的双重约束，可以进一步避免等离子体122运动至约束场1102的约束范围外。

当等离子体约束装置110包括第一电极1142、第二电极1144、第三线圈1152和第四线圈1154。第一电极1142、第二电极1144、第三线圈1152和第四线圈1154的位置关系有多种组合方式。下面结合具体实施例，对第一电极1142、第二电极1144、第三线圈1152和第四线圈1154的几种可能的位置关系进行描述。

在一些具体地实施例中，如图10所示，第三线圈1152位于等离子源120与第四线圈1154之间。此时，第四线圈1154位于第三线圈1152与发电电极130之间。即第三线圈1152位于等离子源120靠近发电电极130的一侧，第四线圈1154位于第三线圈1152靠近发电电极130的一侧。第一电极1142位于等离子源120靠近发电电极130的一侧，第二电极1144位于第一电极1142靠近发电电极130的一侧。第一电极1142和第二电极1144相对第一线圈1122和第二线圈1124的位置关系不做限定。

在另一些具体地实施例中，等离子源120位于第三线圈1152与第四线圈1154之间。此时，第四线圈1154位于等离子源120与发电电极130之间。即第三线圈1152位于等离子源120远离发电电极130的一侧，第四线圈1154位于等离子源120靠近发光电极的一侧。第一电极1142位于等离子源120靠近发电电极130的一侧，第二电极1144位于第一电极1142靠近发电电极130的一侧。第一电极1142和第二电极1144相对第一线圈1122和第二线圈1124的位置关系不做限定。

在又一些具体地实施例中，发电电极130位于第三线圈1152和第四线圈1154之间。即第三线圈1152位于等离子源120靠近发电电极130的一侧，第四线圈1154位于发电电极130远离等离子源120的一侧。第一电极1142位于等离子源120靠近发电电极130的一侧，第二电极1144位于第一电极1142靠近发电电极130的一侧。第一电极1142和第二电极1144相对第一线圈1122和第二线圈1124的位置关系不做限定。

在又一些具体地实施例中，如图11所示，等离子源120和发电电极130位于第三线圈1152和第四线圈1154之间。此时的第三线圈1152即为上述的第一线圈1122，第四线圈1154为上述的第二线圈1124。第一电极1142位于等离子源120靠近发电电极130的一侧，第二电极1144位于第一电极1142靠近发电电极130的一侧。

在一些实施例中，如图12所示，等离子发电系统10还包括负载模块160。

负载模块160的第一端与发电电极130连接，如可以与发电电极130的第二表面134连接，以获取发电电极130的第二表面134输出的电能。负载模块160的第二端与等离子源120连接。如此，当带电荷的等离子体122被接收在发电电极130的第一表面132后，等离子体122所带的电荷会趋于静电平衡分布而移至发电电极130的第二表面134。发电电极130的第二表面134输出电能时，电荷从发电电极130的第二表面134经负载模块160返回至等离子源120，从而形成通路。一般地，负载模块160可以是具有一定阻值的用电器，也可以是超级电容或蓄电池等用于存储电能的电能存储器等。

在其他未示出的实施例中，负载模块160的第二端也可以与地线GND连接，从而使地线GND与发电电极130之间形成流经负载模块160的通路。

在一些实施例中，如图12所示，当负载模块160的第一端与发电电极130连接，负载模块160的第二端与等离子源120连接，等离子发电系统10还可以包括开关模块140和检测控制模块150。

开关模块140的第一端用于与电源VCC连接，开关模块140的第二端与等离子源120连接。如此，当开关模块140导通时，电源VCC向等离子源120输出电能，以使等离子源120产生等离子体122；当开关模块140关断时，电源VCC停止向等离子源120输出电能。

检测控制模块150的输入端与发电电极130的第二表面134连接，用于检测发电电极130的电压，检测控制模块150的输出端与开关模块140的控制端连接，以控制开关模块140的导通与关断。检测控制模块150中可以设有预设电压。

该等离子发电系统10开始工作时，检测控制模块150可以控制开关模块140导通。开关模块140导通后，等离子源120在电源VCC的作用下产生等离子体122。当等离子体122运动并被接收在发电电极130的第一表面132上时，发电电极130开始具有电荷。随着电荷量的增加，发电电极130的电压也逐渐增加。当发电电极130的电压大于预设电压时，发电电极130可以输出电能。发电电极130的第二表面134输出电能时，发电电极130的第二表面134与等离子源120之间可以连接有负载模块160，此时，电荷从发电电极130的第二表面134经负载模块160返回至等离子源120，从而形成导电通路。如此，由于电荷会返回至等离子源120，此时不需要电源VCC，等离子源120也可以产生等离子体122。因此，检测控制模块150可以在发电电极130的电压大于预设电压时，控制开关模块140关断，从而避免发电电极130的第二表面134输出的电能倒灌至电源VCC。

在本申请实施例中，等离子发电系统10包括等离子体约束装置110、等离子源120和发电电极130。等离子体约束装置110用于形成约束场1102，等离子源120用于产生等离子体122。发电电极130具有第一表面132和第二表面134，发电电极130的第一表面132位于发电电极130的第二表面134与等离子源120之间。该等离子发电系统10工作时，等离子源120产生的带电荷的等离子体122在等离子体约束装置110形成的约束场1102的约束范围内运动，运动至发电电极130的第一表面132后会被接收在发电电极130的第一表面132。发电电极130具有预设形状，以使被接收在发电电极130的第一表面132的等离子体122所带的电荷会趋于静电平衡分布而迁移至发电电极130的第二表面134。等离子体122所带的电荷迁移至发电电极130的第二表面134后，发电电极130的第二表面134输出电能，同时由于等离子体122的电荷迁移，使等离子体122还原成中性物质，从而可以避免带电荷的等离子体122持续腐蚀发电电极130，进而可以减弱带电荷的等离子体122对发电电极130的腐蚀，延长等离子发电系统10的寿命。同时，等离子体122在约束场1102的约束范围内进行热运动的过程中，等离子体122在等离子源120处的密度大于发电电极130的第一表面132的电荷密度，可以进一步促进等离子体122从等离子源120运动至发电电极130。

等离子体约束装置110可以是磁镜，磁镜形成的磁场为约束场1102，可以避免等离子体122运动至约束场1102的约束范围外，从而提高等离子发电系统10的发电效率。同时，等离子体122在磁镜形成的约束场1102的范围内通过热运动的方式运动至发电电极130的第一表面132，可以避免等离子体122发电工质温度过高，进而提高等离子发电系统10的寿命。等离子体约束装置110可以是静电透镜，静电透镜形成的电场为约束场1102。由于静电透镜对等离子体122的会聚作用，可以避免等离子体122运动至约束场1102的约束范围之外。同时，等离子体122在静电透镜形成的约束场1102的约束范围内进行运动的过程中，等离子体122在等离子源120处的密度大于发电电极130的第一表面132的电荷密度，可以进一步促进等离子体122从等离子源120运动至发电电极130。等离子体约束装置110还可以包括开关模块140和检测控制模块150。开关模块140连接在电源VCC与等离子源120之间。检测控制模块150可以在发电电极130的电压大于预设电压时，控制开关模块140关断，从而避免发电电极130的第二表面134输出的电能倒灌至电源VCC。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种等离子发电系统，其特征在于，包括：等离子体约束装置、等离子源和发电电极；

所述等离子体约束装置用于形成约束场；

所述等离子源用于与电源VCC连接，以产生等离子体，所述等离子体带正电荷或负电荷；

所述发电电极具有第一表面和第二表面，所述发电电极的第一表面位于所述发电电极的第二表面与所述等离子源之间，所述发电电极的第一表面向所述发电电极的内部凹陷，且所述发电电极的第一表面凹陷形成的开口朝向所述等离子源；

所述等离子源产生的所述等离子体在所述约束场的约束范围内运动至所述发电电极的第一表面，以使被接收在所述发电电极的第一表面的等离子体所带的电荷趋于静电平衡分布而迁移至所述发电电极的第二表面，所述发电电极用于输出电能。

2.如权利要求1所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子体约束装置包括磁镜、静电透镜中的至少一种。

3.如权利要求1或2所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子体约束装置包括：第一线圈和第二线圈；

所述等离子源和所述发电电极位于所述第一线圈与所述第二线圈之间；

所述第一线圈和所述第二线圈内具有方向相同的电流，以使所述第一线圈和所述第二线圈之间形成所述约束场。

4.如权利要求1或2所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子体约束装置包括：第一电极和第二电极；

所述第一电极具有第一通孔，所述第二电极具有第二通孔；所述第一通孔位于所述等离子源与所述第二通孔之间，所述第二通孔位于所述第一通孔与所述发电电极之间，以使所述第一电极和所述第二电极形成所述约束场。

5.如权利要求4所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子体约束装置还包括：第三电极；

所述等离子源位于所述第三电极与所述第一通孔之间，以使所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极形成所述约束场。

6.如权利要求4所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子体约束装置还包括：第三电极；

所述第三电极具有第三通孔或第一盲孔，所述第一盲孔位于所述第三电极靠近所述第一电极的表面；

所述等离子源位于所述第三通孔或所述第一盲孔内，或所述等离子源位于所述第三通孔与所述第一通孔或所述第一通孔之间，以使所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极形成所述约束场。

7.如权利要求4所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子体约束装置还包括：第三线圈和第四线圈；

所述第三线圈位于所述等离子源与所述第四线圈之间，或，所述等离子源位于所述第三线圈与所述第四线圈之间，或，所述发电电极位于所述第三线圈与所述第四线圈之间；

所述第三线圈和所述第四线圈内具有方向相同的电流。

8.如权利要求1所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子体约束装置包括：第一电极和第二电极；

所述第二电极具有第二通孔；所述第二通孔位于所述等离子源和所述发电电极之间；

所述等离子源位于所述第一电极和所述第二通孔之间，以使所述第一电极和所述第二电极形成所述约束场。

9.如权利要求1所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子体约束装置包括：第一电极和第二电极；

所述第二电极具有第二通孔；所述第二通孔位于所述等离子源和所述发电电极之间；

所述第一电极具有第一通孔或第二盲孔，所述第二盲孔位于所述第一电极靠近所述第二电极的表面，所述等离子源位于所述第一通孔或所述第二盲孔内，以使所述第一电极和所述第二电极形成所述约束场。

10.如权利要求1所述的等离子发电系统，其特征在于，所述等离子发电系统还包括：负载模块；

所述负载模块的第一端与所述发电电极连接，所述负载模块的第二端与所述等离子源或地线连接。

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