DE102006014574A1 - Optical radiation e.g. solar radiation, energy conversion method, involves absorbing optical radiation by optical plasma, and inducing regular load separation in independent gas discharge - Google Patents
Optical radiation e.g. solar radiation, energy conversion method, involves absorbing optical radiation by optical plasma, and inducing regular load separation in independent gas discharge Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006014574A1 DE102006014574A1 DE102006014574A DE102006014574A DE102006014574A1 DE 102006014574 A1 DE102006014574 A1 DE 102006014574A1 DE 102006014574 A DE102006014574 A DE 102006014574A DE 102006014574 A DE102006014574 A DE 102006014574A DE 102006014574 A1 DE102006014574 A1 DE 102006014574A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- plasma
- radiation
- energy conversion
- optical
- energy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 86
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 39
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 6
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 claims description 108
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 28
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 22
- 230000009102 absorption Effects 0.000 claims description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 claims description 3
- 238000005393 sonoluminescence Methods 0.000 claims description 3
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 claims description 3
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 claims description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002835 noble gases Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 abstract 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 description 4
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000005461 Bremsstrahlung Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Abstract
Description
1 Einleitung1 Introduction
Zur direkten Energieumwandlung von optischer Strahlung in Elektrizität werden auch heute insbesondere die folgenden Prinzipien verfolgt:
- • Thermoelektrik nach Seebeck, 1822
- • Photovoltaik, bekannt als innerer Photoeffekt nach Becquerel, 1839
- • Thermionik nach Edison, 1883, bzw. nach Hallwachs, 1888, und seine Erklärung als äußerer Photoeffekt nach Einstein, 1905
- • Thermoelectrics to Seebeck, 1822
- • Photovoltaics, known as the inner photoelectric effect of Becquerel, 1839
- • Thermionics after Edison, 1883, or after Hallwachs, 1888, and his explanation as an external photoelectric effect after Einstein, 1905
Die indirekte Umwandlung der Energie optischer Strahlung über Wärme in elektrische Energie kann mit Hilfe von Wärme-Kraft-Maschinen/Stromgeneratoren oder auch mittels des magnetohydrodynamischen Prinzips erfolgen.The indirect conversion of the energy of optical radiation via heat into electrical energy Energy can be generated with the help of heat-power machines / power generators or also by means of the magnetohydrodynamic principle.
Alle physikalischen Prinzipien kranken nicht zuletzt in ihren technischen Umsetzungen und bieten daher immer Optimierungspotential. Allen gemein bleibt die Beschränkung im Wirkungsgrad durch die thermodynamischen Grundgesetze, meist darstellbar in Relation zum Wirkungsgrad nach Carnot. Dabei ist die technische oder prinzipielle Begrenzung der Höhe der Absorbertemperatur eine wesentliche Beschränkung der Effizienz.All Physical principles suffer not least in their technical Implementations and therefore always offer optimization potential. all the restriction remains common in efficiency by the thermodynamic laws, mostly displayed in relation to the efficiency according to Carnot. It is the technical or principal limitation of the height of the absorber temperature significant restriction the efficiency.
Die hier vorgetragene neuartige Energieumwandlung von optischer Strahlung beliebiger Herkunft (Sonne, Verbrennung) in elektrische Energie greift die Limitierungen der Photovoltaik und ihre denkbaren Erweiterungen auf, gemäß den Schriften von Shockley, Queisser, Luque, Green, Landsberg, Würfel und anderen. Sie alle hielten und halten deutliche Fortschritte in der Photovoltaik für denkbar, ohne jedoch einen Weg zur Realisierung aufzeigen zu können.The here presented novel energy conversion of optical radiation of any origin (sun, combustion) engages in electrical energy the limitations of photovoltaics and their conceivable extensions on, according to the writings of Shockley, Queisser, Luque, Green, Landsberg, Dice and others. they all kept and keep significant progress in photovoltaics imaginable without but to show a way to realization.
Zur Konzeption und Konstruktion der neuen Energieumwandlung werden zusätzlich als wesentliche Sachgebiete insbesondere benötigt:
- • Die Theorie der Hohlraumstrahlung von Planck,
- • Die elektrische Gasentladung, insbesondere die selbständige Entladung
- • Die als obsolet verkannte Röhrentechnologie
- • Das Strahlungsgesetz nach Kirchhoff,
- • Die Plasmaspektroskopie,
- • Die Technologie der Plasma-Strahlungsquellen []
- • Die Gasdynamik, -kinetik und Magnetohydrodynamik von (Kernfusions-)Plasmen
- • The theory of cavity radiation from Planck,
- • Electric gas discharge, in particular self-discharge
- • The tube technology, which has been misunderstood as obsolete
- • The radiation law according to Kirchhoff,
- • plasma spectroscopy,
- • The technology of plasma radiation sources []
- • The gas dynamics, kinetics and magnetohydrodynamics of (nuclear fusion) plasmas
Die neue Energieumwandlung kann zur Nutzung einer beliebigen optischen Strahlung, aber insbesondere der solaren Strahlung, verwendet werden. Der Einsatz von beliebigen Wärmequellen mit entsprechender Temperatur (z.B. durch Verbrennung von Treibstoffen) kann in das Funktionsprinzip integriert oder auch separiert werden. Damit konkurriert die Energiewandlung auch mit der Brennstoffzellen-Technologie und der konventionellen Wärme-Kraft-Maschine. Aus dem allgemeinen Funktionsprinzip lässt sich auch eine Form des Energietransports ableiten.The new energy conversion may be to use any optical Radiation, but in particular the solar radiation, are used. Of the Use of any heat sources with appropriate temperature (for example by combustion of fuels) can be integrated into the functional principle or even separated. This energy competition also competes with fuel cell technology and the conventional heat-power machine. From the general principle of operation can also be a form of Derive energy transport.
2 Funktionsprinzip2 functional principle
Zunächst wird ein optisches Plasma erzeugt, welches als Absorber von optischer Strahlung dient (Röntgen- bis Mikrowellenstrahlung, vorzugsweise: UV, VIS, IR). Die zu wandelnde optische Strahlung (gleicher Spektralbereich, z.B. konzentrierte solare Strahlung) erhöht den Ionisierungsgrad des Plasma und Verluste von optischer Strahlung werden am Rand des Plasma wieder in das Plasma zurückreflektiert. Für dieses und in dieses Plasma wird eine elektromagnetische Konfiguration erstellt, die (typischerweise) in Kombination mit der ursprünglich das Plasma erzeugende Antriebskraft, eine (ggf. zusätzliche) Ladungstrennung und somit Spannung verursacht. Diese (vorzugsweise lawinenartige) Ladungstrennung wird ohmsch, induktiv oder kapazitiv dem Plasma als elektrischer Strom entnommen und für einen Verbraucher verwertbar.First, will produces an optical plasma, which as an absorber of optical Radiation serves (X-ray to microwave radiation, preferably: UV, VIS, IR). The to be transformed optical radiation (same spectral range, e.g., concentrated solar radiation) the degree of ionization of the plasma and losses of optical radiation are reflected back into the plasma at the edge of the plasma. For this and into this plasma becomes an electromagnetic configuration created (typically) in combination with the original that Plasma generating driving force, one (possibly additional) charge separation and thus causing tension. This (preferably avalanche-like) charge separation becomes ohmic, inductive or capacitive to the plasma as electrical Electricity taken and for a consumer utilizable.
Die Reihenfolge der Prozesse, die ein repräsentatives Photon bzw. dann Elektron erfährt, ist wie folgt:
- 1. Einfang der optischen Strahlung über Optiken (z.B. solare Strahlung) oder direkte Erzeugung der optischen Strahlung, die in elektrische Energie gewandelt werden soll,
- 2. Absorption der optischen Strahlung in einem optischen Plasma, das z.B. durch Gasentladung erzeugt sein kann,
- 3. Spontane und Induzierte Emission optischer Strahlung und Redistribution im Plasma,
- 4. Reflexion emittierender Strahlung in das Plasma zurück mittels entsprechender Ausbildung der Umgebung des Plasmas (z.B. mittels Spiegel),
- 5. Ladungstrennung im Plasma mittels einer oder mehrerer Transportmechanismen (wie z.B. Magnetohydrodynamik, Gaskinetik, Gravitation, Diffusion, etc.),
- 6. Vorzugsweise lawinenartige Ladungserzeugung und -trennung in selbständiger Gasentladung, die ggf. durch eine (z.B. magnetische) Zündung gestartet wird,
- 7. Auskoppelung der elektrischen Energie auf ohmschen, kapazitiven oder induktiven Weg
- 1. Capture of the optical radiation via optics (eg solar radiation) or direct generation of the optical radiation, which is to be converted into electrical energy,
- 2. absorption of the optical radiation in an optical plasma, which may be generated, for example, by gas discharge,
- 3. Spontaneous and induced emission of optical radiation and redistribution in plasma,
- 4. reflection of emitting radiation back into the plasma by means of appropriate formation of the environment of the plasma (eg by means of mirrors),
- 5. charge separation in the plasma by means of one or more transport mechanisms (such as magnetohydrodynamics, gas kinetics, gravitation, diffusion, etc.),
- 6. Preferably avalanche-like charge generation and separation in self-contained gas discharge, which is possibly started by a (eg magnetic) ignition,
- 7. decoupling of the electrical energy in ohmic, capacitive or inductive way
Eigentümlich dieser Energieumwandlung ist der Aufwand an Energie, um zunächst ein Plasma zu erzeugen, welches strahlt und gleichzeitig als Absorber dient. Die weitere elektrische Energiegewinnung erfolgt also in Bilanz von aufgewandter Energie für das Plasma (verlustbehaftet) und der eingestrahlten Strahlungsenergie, die umgewandelt werden soll.A peculiarity of this energy conversion is the expenditure of energy to first generate a plasma, which radiates and at the same time serves as an absorber. The further electrical energy is thus taken in balance of the energy used for the plasma (lossy) and the irradiated Radiation energy to be converted.
3 Das Plasma3 The plasma
Zentrale Frage der Energiewandlung ist die Erzeugung und Bereitstellung des optischen Plasmas, das als Absorber dienen soll und in dem auch die Ladungstrennung stattfindet.headquarters Question of energy conversion is the generation and provision of the optical plasma, which is to serve as an absorber and in which also the Charge separation takes place.
Mit dem Verständnis und der Terminologie von Seidel und Wende in [Bergmann Schaefer, Band V] und Metzdorf, Griem, Hohlfeld und anderen in [Kohlrausch] werden allgemein die optischen Plasmen herangezogen. Daneben wird die elektrische Gasentladung [Wiedemann], diese Entladung zur Strahlungserzeugung, z.B. nach Lister, und ihre Geschichte auch im Hinblick auf die Röhrentechnologie benötigt [Handbuch der Physik].With understanding and the terminology of Seidel and Wende in [Bergmann Schaefer, Volume V] and Metzdorf, Griem, Hohlfeld and others in [Kohlrausch] In general, the optical plasmas are used. Next to it will be the electric gas discharge [Wiedemann], this discharge for radiation generation, e.g. according to Lister, and her story also needed in terms of tube technology [Handbook of physics].
Als Beispiel dient das Plasma einer Hochdruck-Gasentladung einer Xenon-Kurzbogenlampe kommerzieller Bauart. Das Gas Xenon mit der Ionisierungsenergie von über 12 eV ist ein denkbar schlechter Kandidat für die thermionische Anregung (wie Photoionisierung). Jedoch zeigt Xenon im Plasma der Gasentladung hier gewünschte Eigenschaften, insbesondere diese, bei geringeren Energien Ladungsträger zu erzeugen:
- 1) „Das Verhältnis von Kontinuums- zu Linienstrahlungsleistung ist für Xenon relativ groß, zumal mit wachsender Stromdichte die Ionisierungsenergie durch das Mikrofeld der Elektronen um 1–2 eV abgesenkt wird und die Linienstrahlung mit zunehmendem Druck durch Reabsorption und durch Stöße 2-ter Art gemindert wird." [Heering]
- 2) Im Termschema hat das Viel-Niveau-System entsprechend viele Anregungsniveaus und mögliche Übergänge. Das quasi-kontinuierliche Emissionsspektrum ist geprägt durch die „frei-frei-Übergänge" und insbesondere die „frei-gebunden-Übergänge" im Sichtbaren und nahen Infraroten. Mit Emission dieser Strahlung ist auch die Absorption genau dieser Strahlung mit den Umkehrprozessen möglich, wobei die Photonenenergien deutlich unter der Austrittsarbeit liegen.
- 1) "The ratio of continuum to radiation power is relatively large for xenon, especially as the current density increases the ionization energy is lowered by 1-2 eV by the electron microwell and the line radiation decreases with increasing pressure due to reabsorption and collisions of the second kind will be. "[Heering]
- 2) In the term scheme, the multi-level system has correspondingly many excitation levels and possible transitions. The quasi-continuous emission spectrum is characterized by the "free-free transitions" and in particular the "free-bound transitions" in the visible and near infrared. With the emission of this radiation, it is also possible to absorb precisely this radiation with the reversal processes, the photon energies being significantly below the work function.
Absorption und induzierte Emission erfolgen gemäß der Besetzungswahrscheinlichkeiten nach Einstein. Die Analogie zur Bremsstrahlung von Röntgenstrahlung in Materie nach Kramers dient der Ermittlung des Emissionskoeffizienten und der Diskussion von Temperatur, Anzahldichten und weiteren Parametern. Unter Annahme eines lokalen thermischen Gleichgewichts ist nach Kirchhoff die Absorption über die Hohlraumstrahlung (Planck) an die Emission gebunden. So ist einer der Umkehrprozesse der Emission die Photoionisierung, die jetzt unter Beteiligung Dritter (Elektronen bzw. Ionen) mit Photonenenergien weit unter der Ionisierungsenergie stattfinden kann. So wird das Plasma z.B. der Xenon-Gasentladung ein Absorber genau der optischen Strahlung bestimmter Wellenlänge bzw. bestimmter Frequenz, die es emittiert, da mit der Emission die Absorption als Umkehrprozess einhergeht. Das Spektrum der Xenon-Gasentladung (Viel-Niveau-System) ähnelt dem der Hohlraumstrahlung und es ergibt sich auch die Eignung zur Absorption solarer Strahlung.absorption and induced emission according to the occupation probabilities to Einstein. The analogy to the bremsstrahlung of X-rays in matter after Kramers serves the determination of the emission coefficient and the discussion of temperature, number densities and other parameters. Assuming a local thermal equilibrium is after Kirchhoff the absorption over the cavity radiation (Planck) bound to the emission. So is one of the reversal processes of emission photoionization, the now involving third parties (electrons or ions) with photon energies far below the ionization energy can take place. That's how it works Plasma e.g. the xenon gas discharge is an absorber exactly the optical Radiation of a certain wavelength or certain frequency that it emits, as with the emission the absorption is accompanied by a reversal process. The spectrum of xenon gas discharge (Multi-level system) is similar the cavity radiation and there is also the suitability for absorption solar radiation.
Losgelöst von dem Beispiel der Xenon-Lampe sind aus der Plasmaspektroskopie die wesentliche Eigenschaften von Plasmen hinsichtlich Linienverbreiterung, Selbstabsorption, optische Dichte, Temperaturverteilung, etc. bekannt (,interstellar bedeutend durch Russel und Hertzsprung).Detached from that Examples of the xenon lamp are the essential ones from plasma spectroscopy Properties of plasmas regarding line broadening, self-absorption, optical density, temperature distribution, etc. known (interstellar significant by Russel and Hertzsprung).
Mit zunehmender Energie wird ein Plasma, das sich in einer innenverspiegelten Kammer befindet, durch wiederholte Wandlung von Photonenenergie in Bindungsenergie (unter Beteiligung Dritter) sowie der Redistribution der Strahlung, sich in den Größen (a) spektraler Verteilung und (b) Energiedichte denen der Hohlraumstrahlung als Maximum annähern. So kann unter idealen Bedingungen jedes optische Plasma mit beliebigen Spektrum (bestenfalls Viel-Niveau-System) durch Energiezufuhr mittels optischer Strahlung in seinen wesentlichen Größen der Anzahldichten (und -Verteilungen) von Molekülen, Atomen, Ionen und Elektronen sowie (lokalen) Temperaturen, Drücke, Masseverteilungen, Wärmeverteilungen der Komponenten als Absorber betrachtet werden. Nicht notwendigerweise fließen Annahmen über Gleichgewicht und Stabilität ein. Ist das Plasma (nicht notwendigerweise) in eine weitgehend innenverspiegelte Kammer eingeschlossen, ergeben sich durch diese Umgebung, insbesondere der Umgebungstemperatur, entsprechende Ortsverteilungen aller maßgeblichen Größen, wie insbesondere der Anzahldichten und Temperatur. Ein geometrisch ausgebildeter heißer Kern des Plasma hat die höchsten Dichten und Temperaturen und das höchste Absorptionsvermögen. Mit Extrapolation der Ergebnisse von Heering ergibt als Beispiel für eine Xenonlampe mit Farbtemperatur 4284K die Plasmatemperatur von 5850K (entspräche Gleichgewicht zur Sonnentemperatur) unter Annahme von einem Gesamtemissionsgrad von 0,2. Die Absorptionslänge ist im Sichtbaren mit Annahme hinreichender Elektronendichte im Sub-Millimeter-Bereich und somit in brauchbarer Größenordnung in dieser technischen Realisierung eines Plasmas. Eine kommerzielle Xenon-Kurzbogen-Hochdrucklampe oder eine Quecksilber-Hochdruckdampflampe, kann durch fast vollständige Verspiegelung der Kolbenwände und durch Einkoppelung optischer (solarer) Strahlung an freigebliebenen Stelle als Ausführungsbeispiel eines Absorbers betrachtet werden.With Increasing energy becomes a plasma, resulting in an internally mirrored Chamber is, by repeated conversion of photon energy in bonding energy (with the participation of third parties) and redistribution the radiation, in the sizes (a) spectral distribution and (b) energy density of those of the cavity radiation approach as maximum. Thus, under ideal conditions, any optical plasma with any Spectrum (at best, multi-level system) by energy through optical radiation in its essential sizes of the number densities (and Distributions) of molecules, atoms, Ions and electrons as well as (local) temperatures, pressures, mass distributions, heat distribution the components are considered as absorbers. Not necessarily flow Assumptions about Balance and stability one. Is the plasma (not necessarily) in a large extent enclosed internally mirrored chamber, resulting from this Environment, especially the ambient temperature, appropriate local distributions of all authoritative Sizes, like in particular the number densities and temperature. A geometrically trained hot Core of the plasma has the highest densities and temperatures and the highest Absorbency. With extrapolation of the results of Heering gives as an example for one Xenon lamp with color temperature 4284K the plasma temperature of 5850K (equivalent to Equilibrium with the sun temperature) assuming a total degree of emission from 0.2. The absorption length is in the visible with assumption of sufficient electron density in the sub-millimeter range and thus of a useful order of magnitude in this technical realization of a plasma. A commercial one Xenon short-arc high-pressure lamp or a high-pressure mercury vapor lamp, can be almost complete Mirroring of the piston walls and by coupling optical (solar) radiation at a vacant place as an exemplary embodiment an absorber.
Jedoch ändert sich zunächst bei Bestrahlung lediglich die Bilanz der aufzuwendenden elektrischen Energie und der Strahlungsenergie verschiedenen Ursprungs (eingestrahlt bzw. erzeugt), da dem System ausschließlich Energie zu- und nicht abgeführt wird.However, initially changes upon irradiation only the balance of the electrical energy to be expended and the radiant energy of different origin (radiated or generated), since the system only energy is added and not discharged.
Die Umgebung des Plasma kann ausgestaltet werden wie die bekannten Ionisierungskammern (Hohlfeld) und Plasmastrahlungsquellen, wobei idealerweise eine eingefangene Strahlung im Plasmaraum/Entladungsgefäß durch Reflexion an den Kammerwänden gehalten werden soll (Lichtfalle). Aus der Umkehrbarkeit eines jeden Lichtweges muss einkalkuliert werden, dass ein zu minimierender Teil der eingefangenen Strahlung das Plasma und die gesamte Anlage der Energieumwandlung wieder verlassen wird (Landsberg-Wirkungsgrad). Die optimalen Bedingungen für diesen Teil der Strahlung hinsichtlich des Strahlungsflusses und insbesondere der Strahlungstemperatur (Hohlraumstrahlung mit deutlich geringerer Temperatur als der Strahlungskern) sind auszubilden (Ergebnisse der Plasmaspektroskopie, Lampenbau, Gestaltung von Ortsverteilungen der optischen Dichte, Ausnutzung der im weiteren beschriebenen Effekte, etc.).The Environment of the plasma can be configured as the known ionization chambers (hollow field) and plasma radiation sources, ideally a trapped Radiation in the plasma chamber / discharge vessel held by reflection on the chamber walls to be (light trap). From the reversibility of each light path must be calculated that a part of the captured Radiation the plasma and the entire plant of energy conversion is left again (Landsberg efficiency). The optimal conditions For this Part of the radiation with respect to the radiation flux and in particular the radiation temperature (cavity radiation with significantly lower Temperature as the radiation core) are to be formed (results Plasma spectroscopy, lamp construction, design of local distributions of optical density, exploitation of the effects described below, Etc.).
4 Ladungstrennung4 charge separation
Weiteres wesentliches Merkmal der neuen Energiewandlung ist die im Plasma herbeizuführende Ladungstrennung.additional The essential feature of the new energy conversion is that in the plasma herbeizuführende Charge separation.
In Plasmastrahlungsquellen werden die „gewöhnlichen" Ladungstrennungen in (selbständiger) Gasentladung durch die elektrisch zugeführte Energie verursacht. Daneben existieren Ladungstrennungen, die als Begleiterscheinung der Strahlungserzeugung bekannt sind.
- 1) Eine radial-symmetrische vertikale Quecksilber-Hochdrucklampe hat zum Beispiel durch Konvektion, Temperaturverteilung und Gasströmung eine Ladungsverteilung (Raumladung) entlang des Radius, die als Ladungstrennung betrachtet werden kann.
- 2) Im weiteren Beispiel einer elektrodenlosen Mikrowellen-Lampe wird die Ladungstrennung aufgrund des Skin-Effekts beobachtet. Nach Zollweg, 1975, haben gemäß Aussage Listers in [Lister, S. 580, S586] Modellrechnungen unter anderem die Ladungstrennung im Zusammenhang mit Entmischung, Strahlungsemission und Elektroden aufgezeigt.
- 3) Das zwischen zwei Elektroden „brennende" Plasma einer kommerziellen Quecksilberdampflampe ist konvektionsstabilisiert und im stabilen Gleichgewicht. Ein zusätzliches Magnetfeld senkrecht zur Hauptachse des Plasma (Verbindung der Elektroden) führt zur „magnetischen Blasung" des Plasma. In dem gekrümmten Bogen ist das Eigenmagnetfeld in auf der Bogeninnenseite stärker als auf der Bogenaußenseite, was zur Ladungstrennung führt.
- 4) Auch wird in Kurzbogenlampen gezielt die Lorentzkraft in dem Pinch-Effekt ausgenutzt, um besonders hohe Elektronendichten und folglich Strahlungsdichten zu erreichen. Dabei sind die resultierenden Kräfte des Pinch-Effekts auf Ionen und Elektronen gleichgerichtet und formen die Plasmakugel. In einem zusätzlichen Magnetfeld können die Ladungen getrennt werden, vergleichbar wie die Faraday- und Hall-Ströme im magnetohydrodynamischen Generator.
- 1) A radial symmetric vertical mercury high-pressure lamp has, for example, by convection, temperature distribution and gas flow, a charge distribution (space charge) along the radius, which can be considered as charge separation.
- 2) In another example of an electrodeless microwave lamp, the charge separation due to the skin effect is observed. According to Zollweg, 1975, according to Listers in [Lister, p. 580, S586], model calculations have shown, among other things, charge separation in connection with demixing, radiation emission and electrodes.
- 3) The plasma of a commercial mercury-vapor lamp "burning" between two electrodes is convection-stabilized and in stable equilibrium.An additional magnetic field perpendicular to the main axis of the plasma (connection of the electrodes) leads to the "magnetic blast" of the plasma. In the curved arc, the intrinsic magnetic field is stronger on the inside of the arc than on the outside of the arc, which leads to charge separation.
- 4) Also in short arc lamps, the Lorentz force in the pinch effect is specifically exploited in order to achieve particularly high electron densities and consequently radiation densities. The resulting forces of the pinch effect on ions and electrons are rectified and form the plasma sphere. In an additional magnetic field, the charges can be separated, much like the Faraday and Hall currents in the magnetohydrodynamic generator.
Es können zur hier interessierenden Ladungstrennung im weiteren die Ergebnisse der Forschung über Kernfusionsplasmen bei Vernachlässigung des Fusionsprozesses verwendet werden. Mit zweckmäßigen Plasmaenergien werden folgende Merkmale für hiesige Anwendung übertragbar:
- • Kriterium für eine positive Bilanz der Energiegewinnung des neuartigen Energiewandlers
- • Magnetischer Einschluss und magnetischer Druck
- • z-Pinch und Theta-Pinch
- • Pinchentladungen zur Plasmaerzeugung
- • Bennett-Gleichung
- • MHD-Instabilitäten
- • Toroidaler Einschluss, Tokamak, Stellarator
- • Und so weiter
- • Criterion for a positive balance of the energy production of the new energy converter
- • Magnetic confinement and magnetic pressure
- • z-pinch and theta-pinch
- • Pinch discharges for plasma generation
- • Bennett equation
- • MHD instabilities
- • Toroidal inclusion, Tokamak, Stellarator
- • And so on
„Biegt man einen Theta-Pinch um die sog. Vertikale Achse herum zum Torus zusammen, wird das toroidale Magnetfeld auf der Torusinnenseite (näher zur Achse) stärker als das auf der Außenseite. Der magnetische Druck treibt ein solches Plasma an die Außenwand des Entladungsgefäßes, es existiert kein Gleichgewichtszustand. Zusätzlich tritt eine kombinierte Krümmungs- und Gradientendrift auf, die eine vertikale Ladungstrennung hervorruft, bei der sich Elektronen oben im Torus sammeln und die Ionen unten oder umgekehrt." [Bergmann Schaefer, S. 205]. Damit stellt der toroidale Plasmaeinschluß eine geforderte Konfiguration für ein Plasma dar, was sowohl zur Absorption von Photonen als auch zur Ladungstrennung dienlich ist, ganz im Sinne der hier verfolgten Energiewandlung."Bends Theta pinch around the so-called vertical axis to the torus together, the toroidal magnetic field on the inside of the torus (closer to the Axis) stronger than that on the outside. Of the Magnetic pressure drives such a plasma to the outer wall of the discharge vessel, it there is no equilibrium state. In addition, a combined occurs curvature and gradient drift that causes vertical charge separation, where electrons gather at the top of the torus and the ions below or vice versa. "[Bergmann Schaefer, p. 205]. Thus, the toroidal plasma confinement provides a required Configuration for a plasma, resulting in both the absorption of photons and is useful for charge separation, in the spirit of the pursued here Energy Conversion.
Allgemein ist zur Beschreibung der Ladungstrennung ein umfängliches ortsaufgelöstes Strahlungs- und Teilchenmodell oder in Vereinfachung ein Strahlungs- und Fluid-Modell („Strahlungsmagnetohydrodynamik") notwendig, welches die wesentlichen folgenden Prinzipien berücksichtigt:
- • Maxwell Gleichungen
- • Ergebnisse von Saha und Eggert
- • Besetzungswahrscheinlichkeiten (Koeffizienten) und induzierte Emission nach Einstein,
- • Wirkungsquerschnitt, Emissions- und Absorptionskoeffizienten, Reabsorption, Reemission, Redistribution,
- • Kontinuitätsgleichungen, Driftbewegungen, Gyrationen, Wärmeleitung, Elenbaas-Heller-Differentialgleichung
- • Anzahldichten und Temperaturverteilungen der Plasma-Komponenten
- • Beschaffenheit und Bedingung der Umgebung, Geometrien der Wandungen, und ggf. Elektroden selbst und zueinander
- • Resonanzen
- • Fluktuationen
- • Und weitere Größen und Merkmale, die teils noch aufgegriffen werden
- • Maxwell equations
- • Results from Saha and Eggert
- • occupation probabilities (coefficients) and induced emission according to Einstein,
- Cross section, emission and absorption coefficients, reabsorption, reemission, redistribution,
- • Continuity equations, drift motions, gyrations, heat conduction, Elenbaas-Heller differential equation
- • Number densities and temperature distributions of the plasma components
- • Condition and condition of the environment, geometries of the walls, and possibly electrodes themselves and each other
- • Resonances
- • Fluctuations
- • And other sizes and features, which are still partly taken up
Neben dieser bedeutenden elektrodynamischen und magnetohydrodynamischen Ladungstrennung sind folgende Antriebe zur Ladungstrennung möglich:
- • Diffusion
- • Zeitabhängige Verwertung der ambilpolaren Diffusion (lokales/nicht-lokales thermisches Gleichgewicht LTE/NTE)
- • Konvektion
- • Gravitation
- • Impuls, Viskosität
- • Trägheit im Sinne der Masse und Beweglichkeit
- • Gasdynamisch, z.B. lokale Gasströmung im Jet-Effekt
- • Blasung (Strömung von Fremdstoffen, magnetische Blasung, etc.)
- • Akustische Resonanz, [Lister S577]
- • Thermionisch
- • Zusätzlich generierte Raumladungen
- • Gitter und Spannungsfelder bekannt durch Röhrentechnologie
- • Gitter und Leitbleche zur Strömungsleitung
- • Einbau von isolierten gelochter und ungelochter Membranen zur Strömungsleitung
- • Chemische Trennung (auch Reaktionen) von Plasmabestandteilen oder zusätzlichen Molekülen, Clustern, o.ä.
- • diffusion
- • Time dependent utilization of ambilpolar diffusion (local / non-local thermal equilibrium LTE / NTE)
- • convection
- • gravity
- • momentum, viscosity
- • inertia in terms of mass and flexibility
- • Gas-dynamic, eg local gas flow in the jet effect
- • Blowing (flow of foreign matter, magnetic blast, etc.)
- • Acoustic Resonance, [Lister S577]
- • Thermionic
- • Additionally generated space charges
- • Grid and stress fields known by tube technology
- • Grilles and baffles for flow line
- • Installation of insulated perforated and unperforated membranes for flow conduction
- • Chemical separation (also reactions) of plasma components or additional molecules, clusters, or similar.
Mit diesen Beispielen und Modellen über Ladungstrennung lassen sich
- a) die geometrische Anordnung von magnetischen Felern (und ggf. elektrischen Feldern mittels Elektroden) zur Plasmaerzeugung sowie
- b) die geometrischen Orte der Ladungstrennung und damit die Positionierung von Abnahmepunkte (Elektroden) bei ohmscher, kapazitiver oder induktiver Entnahme der elektrischen Energie finden.
- a) the geometric arrangement of magnetic Felern (and possibly electric fields using electrodes) for plasma generation and
- b) find the geometric locations of the charge separation and thus the positioning of pickup points (electrodes) in ohmic, capacitive or inductive removal of electrical energy.
Die Ladungstrennung hat somit eine zwischen den Abnahmepunkten(-flächen) verfügbare Spannung zur Folge. Der elektrische Strom wird durch die Photoionisierung nachgeliefert. Jede verfügbare Ladung wird über die selbständige Entladung lawinenartig abgeführt und dem elektrischen Verbraucher verfügbar.The Charge separation thus has a voltage available between the pickup points (pads) result. The electric current is generated by the photoionization resupplied. Any available Charge is over the independent ones Discharge avalanche dissipated and the electrical consumer available.
5 Elektrischer Strom5 Electricity
Die Überführung der (zeitweise) lokal getrennten Ladungsträger (Ionen und Elektronen) in elektrische Ströme kann mit den umgekehrten Verfahren ermöglicht werden, wie bei Einleitung der elektrischen Energie in ein Plasmen (z.B. wie bei Plasmastrahlungsquellen), also über Elektroden (ohmsch), kapazitiv und induktiv. So sind Anordnungen mit vier Elektroden möglich, bei gleichzeitiger ohmscher Plasmaerzeugung und ohmscher Energieentnahme. Für das Beispiel der mit Mirkowellen gespeisten Lampe [Lister] und einhergehenden Skineffekt sind die Elektroden entsprechend konzentrisch innen und außen auszubilden.The transfer of the (temporarily) locally separated charge carriers (ions and electrons) into electrical currents can be made with the reverse procedures, as in the introduction the electrical energy into a plasmas (e.g., as with plasma radiation sources), So over Electrodes (ohmic), capacitive and inductive. Such are arrangements possible with four electrodes, with simultaneous ohmic plasma generation and ohmic energy extraction. For the Example of the microwave-powered lamp [Lister] and associated Skin effect are concentric both inside and around the electrodes Outside train.
Die besagte Ladungstrennung in allen oben genannten Varianten und deren Zusammenspiel unterliegt im hohen Maße der Abhängigkeit sämtlicher das Plasma charakterisierenden Größen. Die Stabilität bzw. das stationäre Gleichgewicht wird nicht zuletzt durch Fluktuationen in der Zufuhr der Strahlungsenergie und Änderungen im Abfluss der elektrischen Energie (Lastanpassung) angegriffen. Das Zustandekommen und Aufrechterhalten der (ggf. periodischen) Ladungstrennung kann einer Steuerung und auch Regelung von insbesondere den elektromagnetischen Eingangsgrößen für das Plasma bedürfen.The said charge separation in all the above variants and their Interaction is highly dependent on the dependence of all the plasma characterizing Sizes. The stability or the stationary one Balance is not least due to fluctuations in the supply the radiation energy and changes in the outflow of electrical energy (load adaptation) attacked. The formation and maintenance of (possibly periodic) Charge separation can be a control and also regulation of particular require the electromagnetic input quantities for the plasma.
Allgemein kann die Strecke zwischen den Energieabnahmepunkten als Gasentladung betrachtet werden. Eine magnetische oder anders geartete Zündung dieser Leitungstrecke durch das Plasma kann notwendig sein. Dies ist ggf. eine zweite Zündung neben der ursprünglichen Zündung für das Plasma (z.B. in Vier-Elektroden-Anordnung). Ihre individuelle Strom-Spannungs-Charakteristik kann vergleichbar der gewöhnlichen elektrischen Gasentladung einen negativen differentiellen Widerstand aufweisen, der nach Übergang zur selbständigen Entladung zu finden ist. In dieser vorzugsweißen selbständigen Entladung werden lawinenartig die Ladungsträger generiert und gegenpolig getrennt. In der Lawine wird der einsgestrahlte Photonenstrom in Ladungsträger gewandelt. Um diese selbständige Entladung zu erreichen, kann die besagte (zweite) Zündung einen zu überschreitenden Schwellenwert für die Spannung besitzen, der zunächst von den o.g. Transportmechanismen nicht erreicht wird und der einmalig überschritten werden muss, so dass er selbständig wird.Generally can the distance between the power take-off points as gas discharge to be viewed as. A magnetic or other kind of ignition of this Conduction line through the plasma may be necessary. This is possibly a second ignition next to the original one ignition for the plasma (e.g., in four-electrode arrangement). Your individual current-voltage characteristic can be comparable to the ordinary one electric gas discharge a negative differential resistance show that after transition to the self-employed Discharge can be found. In this vorzugswei independent discharge are avalanche-like the charge carriers generated and disconnected against polarity. In the avalanche is the blasted Photon current in charge carriers changed. To this independent To achieve discharge, said (second) ignition can one to be crossed Threshold for the Have tension, the first from the o.g. Transport mechanisms is not reached and exceeded once must be, so that he is self-employed becomes.
Nach eventuell notwendiger erfolgter (zweiter) Zündung der Leitungstrecke wird die elektrische Energie über die Energieabnahmepunkte (ohmsch, induktiv, kapazitiv) abgenommen und einem außenliegenden Verbraucher zugeführt.To eventually necessary (second) ignition of the line will be the electrical energy over the energy acceptance points (ohmic, inductive, capacitive) are removed and an outside one Consumers supplied.
6 Besonderheiten6 special features
- 1) Die Optimierung der Absorptionseigenschaften des Plasma ist vorrangig zu verfolgen, da der Stand der Technik meist höheres Interesse an optisch dünnen und nicht wie hier gefordert optisch dichten Plasmen hat. Dazu zählen insbesondere der Einsatz von Viel-Niveau-Systemen wie Xenon und Quecksilber und Mischungen dieser. Jeder strahlungsabsorbierender und ladungsträgererzeugender Stoff, der reversibel die Strahlung bzw. die Ladung – im Sinne einer Umverteilung – wieder abgibt, ist geeignet als weiterer Plasmabestandteil oder Puffer im Plasma eingesetzt zu werden. Dazu zählen insbesondere Edelgase, Leuchtstoffe, Moleküle, Cluster und Aerosole.1) The optimization of the absorption properties of the Plasma is prioritized to track as the state of the art mostly higher Interest in optically thin and not as required here optically dense plasmas. These include in particular the Use of multi-level systems such as xenon and mercury and mixtures this. Each radiation-absorbing and charge-carrier-producing Fabric that reversibly the radiation or the charge - in the sense a redistribution - again is suitable as further plasma constituent or buffer to be used in the plasma. These include in particular noble gases, phosphors, molecules Clusters and aerosols.
- 2) Wird zur Plasmaerzeugung eine selbständige Gasentladung gewählt, kann diese sich durch negativen differentiellen Widerstand auszeichnen und durch einen Vorwiderstand stabilisiert werden. Die Funktion des Vorwiderstandes kann bei der Energieumwandlung zur Verbesserung der Effizienz berücksichtigt werden. Nach erfolgreicher erster und ggf. zweiter Zündung kann die eigene elektrische Energie des Systems zur Aufrechterhaltung der notwendigen elektromagnetischen Bedingungen herangezogen werden, vergleichbar den Elektromotoren und -Generatoren.2) If an independent gas discharge is selected for plasma generation, these are characterized by negative differential resistance and be stabilized by a series resistor. The function of the Vorwiderstandes can improve energy conversion of efficiency become. After successful first and possibly second ignition can the own electrical energy of the system to maintain the necessary electromagnetic conditions are used, comparable to electric motors and generators.
- 3) Ein Sonderfall tritt auf, wenn eine gewöhnliche Entladungsstrecke zwischen zwei Elektroden von einem Verbraucher (Strahlungsquelle) in einen Generator (Photon-Elektron-Wandler) umfunktioniert werden kann. Die Niederdruck-Glühkathodenentladungen, sog. Niedervoltbögen, mit fremdgeheizter Kathode können in Sonderfällen nach Flügge negative Brennspannungen besitzen. Wird die Absorption eingeleiteter Strahlung in dem Plasma des Bogens erreicht, die optisch Dichte entsprechend durch absorbierende und ladungsträgererzeugende Stoffe erhöht, ist mit dieser Annordnung eine Energiewandlung im hiesigen Sinne vollzogen. Zur Optimierung fließen sämtliche Kenntnisse der Röhrentechnologie ein.3) A special case occurs when an ordinary discharge gap between two electrodes from a consumer (radiation source) in a generator (Photon-electron converter) can be converted. The low pressure hot cathode discharges, so-called low-voltage arcs, with externally heated cathode can in special cases fully-fledged have negative burning voltages. Is the absorption initiated Radiation in the plasma of the arc reaches the optical density is increased accordingly by absorbing and charge-generating substances with this arrangement an energy conversion in the local sense accomplished. For optimization all flow Knowledge of tube technology one.
- 4) Eine Drei-Elektroden-Anorndung für Zu- und Abgang der elektrischen Energie wird möglich, wenn auf einem Teil der Entladungsstrecke, ein höheres Potential liegt als auf der Gesamtentladungsstrecke. Mit zielgerichteter (örtlicher) optischer Einstrahlung kann die Energiewandlung vollzogen und der Strom entnommen werden. Zur Optimierung fließen sämtliche Kenntnisse der Röhrentechnologie ein.4) A three-electrode arrangement for entry and exit of the electrical Energy becomes possible when on a part of the discharge path, a higher potential lies than on the total discharge distance. With targeted (local) optical irradiation, the energy conversion completed and the Electricity can be taken. For optimization, all knowledge of tube technology flows one.
- 5) Die Einbettung des Plasma in eine Flüssigkeit, wie z.B. in ein hoch-transparentes Öl (bekannt durch Forschung an höchsten Konzentrationen von solarer Strahlung) kann insbesondere thermische und optische Vorteile bieten. Darüber hinaus kann mittels Kavität eine Dampfblase als ein Ausgangsort und -stoff für ein Plasma dienen. Die spezielle Erscheinung der Sonolumineszenz kann die hier geforderte optische Plasmastrahlung darstellen.5) Embedding the plasma in a liquid, e.g. in a highly transparent oil (known by Research at the highest Concentrations of solar radiation) can be particularly thermal and provide optical advantages. In addition, by means of a cavity, a vapor bubble as a starting place and substance for serve a plasma. The special phenomenon of sonoluminescence can represent the required optical plasma radiation here.
- 6) Die Verwendung eines Plasma in Flüssigkeiten bzw. Dampfblasen ermöglicht eine Kompression des Plasma. Entstehende Wärme in der Flüssigkeit kann einem Niedertemperaturprozess zugeführt werden.6) The use of a plasma in liquids or vapor bubbles allows a compression of the plasma. Resulting heat in the liquid can be fed to a low temperature process.
- 7) Allgemein kann die Verbrennung von Treibstoffen oder Gasen bei hohen Gasgeschwindigkeiten geschehen, dass unter Ausnutzung des magnetohydrodynamischen Prinzips, elektrische Energie gewonnen wird. Hier wird die Optimierung des Systems, insbesondere Erhöhung des Ionisierungsgrads des Plasmastroms, durch den Wegfall einer separierten Brennkammer und Nutzung eines optisch strahlenden Verbrennungsprozesses mit optischen Rückspiegelungen beansprucht, da die Photonenerzeugung und Absorption die Ionisierung in „frei-gebunden" und „frei-frei" Übergängen bei geringeren Energien als die der Austrittsarbeit erlaubt.7) Generally, the combustion of fuels or gases happen at high gas speeds that under exploitation of the magneto-hydrodynamic principle, gained electrical energy becomes. Here is the optimization of the system, in particular increasing the Ionisierungsgrads of the plasma stream, by eliminating a separated Combustion chamber and use of an optically radiant combustion process with optical reflections claimed since the photon production and absorption the ionization in "free-bound" and "free-free" transitions at lower energies as the work function allowed.
- 8) Die (Re-)Absorption der optischen Strahlung im Plasma führt zur induzierten Emission. Da dies für alle Energien des Viel-Niveau-System zutrifft, gibt es eine spektral-kontinuierliche induzierte Emission, welche die charakteristischen Eigenschaften der Laserstrahlung tragen. Durch geeignet gewählte Spiegelung tritt ein Teil der induzierten Emission aus dem Plasma und die spektral-kontinuierliche, „weiße", Laserstrahlung kann zum Energietransport und in den bekannten Anwendungen dienen.8) The (re-) absorption of the optical radiation in the plasma leads to induced emission. Because this is for everyone Energies of the multi-level system is true, there is a spectral-continuous induced emission, which has the characteristic properties of Wear laser radiation. By properly chosen reflection occurs a part the induced emission from the plasma and the spectral-continuous, "white", laser radiation can be used for energy transport and in the known applications.
7 Vorteile7 advantages
Diese Energieumformung vom Photonenstrom in einen Elektronenstrom entspricht idealtypisch dem thermodynamisch Maximum an Effizienz, da insbesondere die gequantelte Photonenenergie durch die Vielzahl der (hintereinander) wiederholt ablaufenden Umwandlungsprozesse (idealtypisch) vollständig umgewandelt werden kann. Diese Prozesskette stellt ein Energiekonverter für Photonenenergien dar. Es finden an dieser Stelle die Erörterungen von Luque, Landsberg und Würfel über den (Landsberg-Wirkungsgrad) am thermodynamischen Limit sowie über sogenannte up/down-Konverter ihre Anwendung.These Energy conversion of the photon current into an electron current corresponds idealtypisch the thermodynamic maximum efficiency, especially since the quantized photon energy through the multiplicity of (consecutively) Repeated conversion processes (idealtypisch) completely converted can be. This process chain provides an energy converter for photon energies The discussion of Luque, Landsberg can be found here and dice over the (Landsberg efficiency) at the thermodynamic limit and via so-called up / down converter their application.
Die entscheidende Vorteile dieser Energieumwandlung liegen
- • in der Existenz eines Hoch-Temperatur-Prozesses, der technisch realisierbar und beherrschbar ist, weil die Werkstoffe (auch etwaige Elektroden) der Anlage nicht die eigentliche Hoch-Temperatur des Absorbers erreichen,
- • in der hohen Temperatur des Absorbers, welche den hohen Wirkungsrad nach Carnot ermöglicht,
- • in der (mit Einschränkung) zunehmenden Effizienz der Wandlung bei steigender Temperatur des Absorbers, speziell im Gegensatz zur konventionellen Photovoltaik.
- • in the existence of a high-temperature process, which is technically feasible and manageable, because the materials (even possible electrodes) of the system do not reach the actual high temperature of the absorber,
- • in the high temperature of the absorber, which allows the high degree of efficiency after Carnot,
- • in the (with limitation) increasing efficiency of the transformation with increasing temperature of the Absorbers, especially in contrast to conventional photovoltaics.
8 Namen und Literatur:8 names and literature:
- Shockley, Queisser, Luque, Green, Landsberg, Würfel über die Photovoltaik, Literatursammlung z.B. in [Cuadra et al, Intermediate Band Photovoltaics Overview, World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 2003]Shockley, Queisser, Luque, Green, Landsberg, Die on the Photovoltaics, literature collection e.g. in [Cuadra et al, Intermediate Photovoltaics Overview, World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, 2003]
- Seidel und Wende in [Bergmann Schaefer, Vielteilchen-Systeme, 1992]Seidel and Wende in [Bergmann Schaefer, Vielteilchen systems, 1992]
- Metzdorf, Griem, Hohlfeld in [Kohlrausch, Praktische Physik, 1996]Metzdorf, Griem, Hohlfeld in [Kohlrausch, Practical Physics, 1996]
- Wiedemann in [Gaselektronik, 1976]Wiedemann in [Gas Electronics, 1976]
- Lister in [The physics of discharge lamps, Rev. Mod. Phys., Vol. 76, No. 2, 2004]Lister in [The Physics of Discharge Lamps, Rev. Mod. Phys., Vol. 76, no. 2, 2004]
- Flügge in [Handbuch der Physik, 1956]fully-fledged in [Handbook of Physics, 1956]
Claims (14)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006014574A DE102006014574A1 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Optical radiation e.g. solar radiation, energy conversion method, involves absorbing optical radiation by optical plasma, and inducing regular load separation in independent gas discharge |
DE102006034704A DE102006034704A1 (en) | 2006-03-29 | 2006-07-27 | Apparatus and method for energy conversion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006014574A DE102006014574A1 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Optical radiation e.g. solar radiation, energy conversion method, involves absorbing optical radiation by optical plasma, and inducing regular load separation in independent gas discharge |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006014574A1 true DE102006014574A1 (en) | 2007-10-04 |
Family
ID=38460151
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102006014574A Withdrawn DE102006014574A1 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Optical radiation e.g. solar radiation, energy conversion method, involves absorbing optical radiation by optical plasma, and inducing regular load separation in independent gas discharge |
DE102006034704A Ceased DE102006034704A1 (en) | 2006-03-29 | 2006-07-27 | Apparatus and method for energy conversion |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102006034704A Ceased DE102006034704A1 (en) | 2006-03-29 | 2006-07-27 | Apparatus and method for energy conversion |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE102006014574A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009090652A2 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Solar energy conversion device and method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3240965A1 (en) * | 1982-11-05 | 1984-05-10 | Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach | Solar-thermal drive for an MHD process |
WO1992019015A1 (en) * | 1991-04-16 | 1992-10-29 | Alexander Papadopoulos | High efficiency concentrating type pv generator system with possibility of direct ac production |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6566817B2 (en) * | 2001-09-24 | 2003-05-20 | Osram Sylvania Inc. | High intensity discharge lamp with only one electrode |
-
2006
- 2006-03-29 DE DE102006014574A patent/DE102006014574A1/en not_active Withdrawn
- 2006-07-27 DE DE102006034704A patent/DE102006034704A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3240965A1 (en) * | 1982-11-05 | 1984-05-10 | Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach | Solar-thermal drive for an MHD process |
WO1992019015A1 (en) * | 1991-04-16 | 1992-10-29 | Alexander Papadopoulos | High efficiency concentrating type pv generator system with possibility of direct ac production |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009090652A2 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Solar energy conversion device and method |
WO2009090652A3 (en) * | 2008-01-16 | 2010-09-10 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Solar energy conversion device and method |
US8878056B2 (en) | 2008-01-16 | 2014-11-04 | Techinion Research and Development Foundation Ltd. | Solar energy conversion device and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102006034704A1 (en) | 2008-01-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7482607B2 (en) | Method and apparatus for producing x-rays, ion beams and nuclear fusion energy | |
Burdakov et al. | Multiple-mirror trap: a path from Budker magnetic mirrors to linear fusion reactor | |
DK3086323T3 (en) | A PROCEDURE FOR USE IN ENERGY CREATION AND ASSOCIATED DEVICE | |
WO2016206445A1 (en) | Cold fusion power generating apparatus | |
US20190259503A1 (en) | Method and apparatus for energy conversion | |
WO2016206443A1 (en) | Cold fusion reaction tube | |
Jiang et al. | Magnetic field amplification to gigagauss scale via hydrodynamic flows and dynamos driven by femtosecond lasers | |
King | Tapping the Zero Point Energy | |
Tan et al. | Magnetic gradient: a natural driver of solar eruptions | |
DE102006014574A1 (en) | Optical radiation e.g. solar radiation, energy conversion method, involves absorbing optical radiation by optical plasma, and inducing regular load separation in independent gas discharge | |
DE102017000657A1 (en) | Fusion devices and methods for cold hydrogen fusion | |
WO2008011877A2 (en) | Apparatus and method for energy conversion | |
US3234411A (en) | Apparatus for converting thermal energy into electric energy | |
Starikovskiy et al. | Periodic pulse discharge self-focusing and streamer-to-spark transition in under-critical electric field | |
KR20200006986A (en) | How to generate a generator and electricity | |
Filippov et al. | Atomic battery based on ordered dust–plasma structures | |
Bailly-Grandvaux | Laser-driven strong magnetic fields and high discharge currents: measurements and applications to charged particle transport | |
Pierrard et al. | Coronal temperature profiles obtained from kinetic models and from coronal brightness measurements obtained during solar eclipses | |
WO2003026109A2 (en) | Power conversion method and device | |
Yuan et al. | Studies of collisionless shockwaves using high-power laser pulses in laboratories | |
Petrescu et al. | Nano Energy | |
Mane et al. | Atomic batteries: a compact and long life power source | |
Shishlov et al. | Microsecond planar wire array implosions on the GIT-12 generator | |
CEA | Laser-driven strong magnetic fields and high discharge currents: measurements and applications to charged particle transport | |
DE102018002854A1 (en) | Cold dynamic hydrogen fusion |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20130327 |
|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H02N0006000000 Ipc: H02S0010000000 |
|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H02N0006000000 Ipc: H02S0010000000 Effective date: 20140205 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |