DE1414630B2

DE1414630B2 - Einrichtung zur direkten umwandlung thermischer in elektri sche energie

Info

Publication number: DE1414630B2
Application number: DE19611414630
Authority: DE
Inventors: Karl Georg Dr rer nat 8501 Boxdorf Hahnlein Walter Dr rer nat 8520 Erlangen Günther
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-12-29
Filing date: 1961-07-27
Publication date: 1971-07-29
Also published as: GB971759A; DE1292712B; US3176166A; GB987464A; DE1414630A1; US3120621A

Description

Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zur direkten Umwandlung thermischer in elektrische Energie unter Verwendung der Kontaktionisation von unter niedrigem Druck stehenden Metalldämpfen an zwei voneinander elektrisch isolierten beheizten metallischen Elektroden, wobei die Elektronenaustrittsarbeit der einen Elektrode größer als jene der anderen ist und die Ionisierungsarbeit des Metalldampfes dazwischen liegt, bei der die Elektroden in einem geschlossenen Kreislauf eines hocherhitzten Treibgases hoher Geschwindigkeit eingeschaltet sind und bei der dem Treibgas der Dampf des Metalls kleiner Ionisierungsarbeit zugesetzt ist.

Im Hauptpatent sind die grundlegenden Erfordernisse für eine neuartige Einrichtung zur direkten Umwandlung thermischer in elektrische Energie, die für größere Spannungen und Ströme geeignet ist, angegeben worden. Diese Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Die Wärmequelle dient zum Aufheizen eines Gemisches, das aus einem Treibgas oder -dampf und einem in diesem in feinverteilter Form enthaltenen Metallzusatz, insbesondere der I. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, besteht; dieses Gas-Dampf-Gemisch durchläuft einen Kreislauf; der Metallzusatz wird an einer metallischen Elektrode kontaktionisiert, die Ionen des Metallzusatzes werden an einer weiteren Elektrode entladen, das Treibgas oder der Treibdampf mit dem Metallzusatz werden komprimiert und dem Beginn des Kreislaufes wieder zugeführt; dabei wird die elektrische Energie zwischen den beiden Elektroden entnommen.

Die nachstehende Erfindung zeigt eine Weiterbildung der Einrichtung nach dem Hauptpatent. Die Erfindung besteht darin, daß zur Erzeugung des Treibgases mindestens eine Zuleitung vorgesehen ist, durch die Brennstoff zugeführt wird, der mit Sauerstoffzusatz verbrennt, und daß diesem Verbrennungsgas Metall in feinverteilter Form zugesetzt ist.

Als Metallzusatz können Metallsalz-Lösungen, z. B. CsCl oder KCl oder die Karbonate dieser Metalle dienen. Diese Metallsalz-Lösungen können mit Ultraschall zerstäubt sein. Das kann entweder vor dem Zusatz außerhalb der Reaktionskammer oder auch in der Reaktionskammer erfolgen. Es können auch pulverisierte, Metalle enthaltende Stoffe als Metallzusatz dienen, die mittels Preßgas eingeblasen werden. Als Preßgas kann eines der chemisch reagierenden Gase dienen. Weiterhin können, wie beim Hauptpatent, zusätzliche Vorrichtungen vorgesehen sein, die die im Abgas nach dem Entladen noch enthaltene Wärmemenge mittels irgendwelcher Energiewandler ausnutzen. Auch können, wie beim Hauptpatent, Vorrichtungen vorgesehen sein, durch die die Geschwindigkeit des Treibgases — beispielsweise durch Anregung akustischer Schwingungen im Gasstrahl oder durch Verwendung von mechanischen Steuerklappen, die den Gasstrom wechselweise hindern oder freigeben — periodisch geändert, insbesondere auch periodisch umgekehrt werden kann. .

In der Figur ist eine beispielhafte Ausführung gemäß der Erfindung angegeben.

Mit 1 ist die Reaktionskammer des Energiewandlers bezeichnet. Durch zwei Rohre 2 und 3 werden die chemisch — beispielsweise in Form einer Flamme — reagierenden Gase zugeführt. Der zu ionisierende Anteil wird durch das Rohr 4 zugeführt. Er kann beispielsweise aus Lösungen von CsCl oder KCl od. ä. bestehen, die — gegebenenfalls nach Zerstäubung mit Ultraschall — in die Reaktionskammer eingeführt werden. Es können aber auch die Stoffe in pulverisierter Form mittels Preßgas oder als Dampf aus einem Verdampfer eingeführt werden. Das Preßgas kann dabei die Funktion eines der chemisch reagierenden Gase übernehmen. Am Ausgang der Reaktionskammer 1 ist eine Lavaldüse 5 angeordnet, an deren Flächen die Kontaktionisierung stattfindet.

ίο An den Leitblechen 6 findet das Entladen der Ionen statt. Die Leitbleche können beispielsweise als Platten oder als konzentrische Zylinder ausgebildet sein. Der Hüllkörper besteht aus zwei elektrisch leitenden Teilen 7 und 8, die durch einen Zylinder 9 oder eine Schicht aus Isolierstoff voneinander getrennt sind. Zwischen dem Teil 8 und dem Teil 7 wird die gewonnene Gleichspannung an den Klemmen 10 und abgenommen, wobei der positive Pol am Teil 8 (Klemme 10) liegt. Das in Richtung A abströmende, noch nicht voll abgekühlte Gas gibt die in ihm noch enthaltene Wärmemenge an weitere, nicht eingezeichnete Energiestufen ab.

In der als Beispiel gezeigten Anordnung kann das durch Rohr 4 zugeführte Ionisierungsmittel im Kreislauf wieder dorthin zurückgeführt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur direkten Umwandlung thermischer in elektrische Energie unter Verwendung der Kontaktionisation von unter niedrigem Druck stehenden Metalldämpfen an zwei voneinander elektrisch isolierten beheizten metallischen Elektroden, wobei die Elektronenaustrittsarbeit der einen Elektrode größer als jene der anderen ist und die Ionisierungsarbeit des Metalldampfes dazwischenliegt, bei der die Elektroden in einem geschlossenen Kreislauf eines hocherhitzten Treibgases hoher Geschwindigkeit eingeschaltet sind und bei der diesem Treibgas der Dampf des Metalls kleiner Ionisierungsarbeit zugesetzt ist nach Patent 1292 712, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Treibgases mindestens eine Zuleitung (2, 3) vorgesehen ist, durch die Brennstoff zugeführt wird, der mit Sauerstoffzusatz verbrennt, und daß diesem Verbrennungsgas Metall in fein verteilter Form zugesetzt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallzusatz Metallsalz-Lösungen, wie CsCl oder KCl, oder die Karbonate dieser Metalle dienen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsalz-Lösungen mit Ultraschall zerstäubt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß pulverisierte, Metalle enthaltende Stoffe, die mittels Preßgas eingeblasen werden, als Metallzusatz dienen.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Preßgas eines der chemisch reagierenden Gase dient.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliehe Vorrichtungen vorgesehen sind, die die im Abgas nach dem Entladen noch enthaltene Wärmemenge mittels irgendwelcher Energiewandler ausnutzen.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen vorgesehen sind, durch die die Geschwindigkeit des Treibgases — beispielsweise durch Anregung akustischer Schwingungen im Gasstrahl oder durch Verwendung von mechanischen Steuerklappen, die den Gasstrom wechselweise hindern oder freigeben — periodisch geändert, insbesondere periodisch umgekehrt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen