DE4339852A1 - Höchsttemperaturbatterie - Google Patents

Höchsttemperaturbatterie

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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B1/00—Thermonuclear fusion reactors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
    • H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/02—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma
    • H05H1/16—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied electric and magnetic fields
    • H05H1/18—Arrangements for confining plasma by electric or magnetic fields; Arrangements for heating plasma using externally-applied electric and magnetic fields wherein the fields oscillate at very high frequency, e.g. in the microwave range, e.g. using cyclotron resonance
    • 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
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Description

Die Erfindung ist im gesamten Bereich der Spannungsversorgungen für elektronische Geräte einzusetzen.
Batteriestromversorgungen werden seit dem Beginn der Elektronikentwicklung zur Notwendigkeit des Schaltungsbetriebes verwendet.
In diesem Bereich sind diverse Funktionsprinzipien zur Sicherstellung einer unabhängigen Stromversorgung bekannt.
Die zur Zeit bekannten elektrischen Batterien sind sämtlich in der Form von galvanischen Elementen aufgebaut.
Bei diesen bisher eingesetzten elektrischen Batterien lassen sich diverse Arten unterscheiden.
Eine sehr weit verbreitete Variante stellen die Trockenbatterien dar. Hierbei wäre die Zinkkohle-Batterie zu nennen, die aus einem Kohlestab und einen zylinderförmigen Zinkmantel aufgebaut ist, der mit Elektrolytpaste gefüllt ist. Die Spannung wird durch die chemische Umwandlung des Zinkmaterials erzeugt.
Eine weitere Variante der galvanischen Elemente sind Brennstoffzellen. Hierbei werden zwei Platinelektroden, die mit Wasserstoff und Sauerstoff umspült sind, elektrisch verbunden und in verdünnte Schwefelsäure getaucht. Hierdurch entsteht eine Wasserstoff-Ionisation. Die frei werdenden Elektronen wandern zu der negativen Elektrode wo sie zusammen mit den durch den Elektrolyten transportierten Wasserstoffionen und dem vorhandenen Sauerstoff kalt verbrennen und elektrische Energie abgeben.
Akkumulatoren sind im begrenzten Male wiederaufladbare galvanische Elemente, bei denen die elektrolytische Polarisation genutzt wird, um elektrischen Energie zu speichern.
Aus der DE 33 40 425 C ist eine Hochtemperatur-Speicherbatterie bekannt, die ebenfalls auf der Basis von galvanischen Elementen arbeitet. Lediglich wird, hervorgerufen durch die Verwendung von Alkalimetall und Chalkogen, ein Arbeitstemperaturbereich von 350 bis 500 Grad Celsius notwendig. Diese Arbeitstemperatur muß zum Betrieb der Batterie, verbunden mit einem hohen technischen Aufwand, eingehalten werden.
Der entscheidende Nachteil, sämtlicher galvanischer Elemente ist, daß sie lediglich eine geringe elektrische Energiemenge in Bezug auf ihr Gewicht entweder nur einmal abgeben bzw. speichern können. Ein weiterer Nachteil von Akkumulatoren zu denen ebenfalls die Hochtemperaturbatterien gehören ist, daß bei ihnen lediglich eine begrenzte Anzahl von Wiederaufladungen durchgeführt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile für elektrische Batterien zu umgehen und ein Gerät zu schaffen, daß diese Probleme beseitigt. Erreicht wird dieses Ziel dadurch, daß die Bereitstellung der notwendigen thermischen Leistung für die zu erfolgende Umwandlung in elektrische Energie zur Abgabe an einen entsprechenden Verbraucher mit Hilfe der Überwindung der Coulombkräfte und damit durch die Ausnutzung der starken Wechselwirkungskräfte des aus Kernbausteinen bestehenden eingesetzten Brennstoffs geschieht.
Die Abgabe der elektrischen Leistung zum Verbraucher erfolgt über das Magneto- Hydro-dynamische Generatorprinzip. Die notwendige Strömungsbewegung zur Erzeugung der Magneto-Hydrodynamischen Spannung erfolgt durch eine Magnetspulenanordnung (8).
In Fig. 1 ist ein Blockschaltplan nach DIN 40 719, Teil 7 der Höchsttemperaturbatterie mit den wichtigsten Hauptkomponenten dargestellt. Der Blockschaltplan gliedert sich hierbei wie folgt.
Der Brennstoff, bestehend aus einem Wasserstoff-Bor-Gemisch, wird über einen Mikro­ wellengenerator (9) in Verbindung mit einen Hornstrahler (10), der durch einen Hochleistungskondensator (2) sowie einer Spannungsversorgungsschaltung (6) gespeist wird, auf eine notwendige Zündtemperatur von ca. 35 · 10⁶ K aufgeheizt.
In diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß bereits bekannte Zündkriterium beschrieben mit 5 · 10¹⁴ (sec. n/ccm) einzuhalten. Die Ansteuerung des Mikrowellengenerators (9) erfolgt über einen Lastwächter (3) der ebenfalls ein Spulen-Array (7, 8, 11) steuert. Dieses hat die Aufgabe, das gezündete Wasserstoff-Bor-Gemisch in einer stabilen Lage zu halten wobei gleichzeitig eine Umwandlung des Brennstoffs in Helium erfolgt, sowie einen Vortrieb zur Ermöglichung der Energieauskopplung zu erzeugen.
Die Laststromauskopplung erfolgt über Kondensatorplatten (5) sowie einer Spannungsstabilisierung (4). Gleichzeitig wird der Hochleistungskondensator (2) zur Sicherstellung der Zündfähigkeit des Systems über eine Ladestromschaltung (1) aufgeladen. Die Umwandlung von thermischer in elektrische Energie erfolgt in einen ringförmigen Keramikkörper (13), welcher von dem Spulenarray (8) umgeben ist. Eine Darstellung hierzu ist in Fig. 2 zu sehen.
Um die Auskopplung von elektrischer Energie zu ermöglichen, wird, in Verbindung der durch die hohe Arbeitstemperatur des Brennstoffs entstehenden freien Ladungsträger, das Prinzip der Lorentzkraft ausgenutzt. Hierbei wird senkrecht zu den Kondensatorplatten (5) zur Auskopplung der elektrischen Energie ein magnetisches Feld mit Hilfe eines Erregerankers (12) und eines Permanentmagneten (14) erzeugt.
Die notwendige Bewegung der freien Ladungsträger wird, wie bereits beschrieben und in Fig. 3 und 4 dargestellt, über ein Spulenarray (8) sichergestellt.
Die Ansteuerung des Spulenarrays (8) erfolgt über einen Impulsgeber (15) sowie ein Schieberegister (16), welches die serielle Freigabe der einzelnen Spulen durchführt. Hierbei wird das Prinzip ausgenutzt, daß wenn sich Gasteilchen von einem Gebiet höheren Druckes zu einer Stelle niedrigeren Druckes bewegen, eine Strömung eingeleitet wird.
Die Laststromansteuerung (18) der Spulen zur Ermöglichung des Plasmaflusses (19) erfolgt über Open-Collectorschaltkreise (17). In Fig. 5 ist das Schaltbild des Mikrowellen-Generators (9), bestehend aus einen Gunn-Oszillator (20) dem zugehörigen Vor- (21) sowie dem Ausgangsverstärker (22), der Ein-/Aussteuerung (24) sowie dem Hohlleiterzug (23) zum Hornstrahler (10) dargestellt.
Fig. 6 zeigt die Richtcharakterisik des verwendeten Hornstrahlers (10), zur Aufheizung des Wasserstoff-Bor-Brennstoffes, in einer linearen Darstellung einschließlich der Nebenzipfeldämpfung (25).
In Fig. 7 ist eine räumliche Darstellung der gesamten Komponenten aus der Innen­ schaltung der Höchsttemperaturbatterie einschließlich der Hauptplatine (26), und der Mikrowellengeneratorplatine (27), sowie der Hochleistungskondensatorplatine (28) aufgeführt. Die Höchsttemperaturbatterie selbst ist mit einem Standard-9V-Batterie­ gehäuse nach IEC6F100 versehen und besitzt eine Kapazität von ca. 6 Ah.
Aus Fig. 8 läßt sich die notwendige Energie zur Zündung des Wasserstoff-Bor- Gemisches in MeV ersehen.
Fig. 9 zeigt in einer Grafik die Abhängigkeit der abgestrahlten Verlustleistung in Höhe von ca. 5 µW die mit Hilfe des die Schaltung umgebenden Stahlmantelgehäuses, abgeschirmt wird.
Nach dem heutige Stand der Technik bereitet es keine unlösbaren Schwierigkeiten, diese Art von Batterien herzustellen, da sämtliche Einzelbauteile auf dem Markt verfügbar sind.

Claims (9)

1. Höchsttemperaturbatterie,dadurch gekennzeichnet, daß die Bereitstellung der elektrischen Energie mit Hilfe eines Magneto-Hydrodynamischen-Generators erfolgt.
2. Höchsttemperaturbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ionisierte Gas zur Auskopplung der elektrischen Energie mit Hilfe eines Plasmas erzeugt wird.
3. Höchsttemperaturbatterie nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma zur Erzeugung der elektrischen Energie über Magnet-Spulen (11) in einem Keramik-Körper (13) eingeschlossen ist.
4. Höchsttemperaturbatterie nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma, um die Auskopplung von elektrischer Energie zu ermöglichen, über ein Magnet­ spulenantrieb bewegt wird.
5. Höchsttemperaturbatterie nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erzeugung von elektrischer Energie mit einer Spannungsstabilisierungs­ regelung (4) versehen ist.
6. Höchsttemperaturbatterie nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Erzeugung von elektrischer Energie mit einer Hochleistungskondensator­ einrichtung (2) versehen ist.
7. Höchsttemperaturbatterie nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einer Mikrowellenzündeinrichtung (9) versehen ist.
8. Höchsttemperaturbatterie nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der komplette Raum des von der Schaltung umgebenen Gehäuses luftleer ist.
9. Höchsttemperaturbatterie nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die komplette Schaltung mit einem strahlungsabsorbierenden Gehäuse umgeben ist.
DE4339852A 1993-11-23 1993-11-23 Höchsttemperaturbatterie Withdrawn DE4339852A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4405402A1 (de) * 1994-02-21 1994-11-17 Dreyer Dietmar Dreiphasen-Wechselstromgenerator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2249334A1 (de) * 1972-10-07 1974-04-18 Max Planck Gesellschaft Werkstoff fuer elektroden- und wandmaterialien von magneto-hydrodynamischen generatoren (ii)
DE3519162A1 (de) * 1984-06-07 1986-12-04 Franz 5014 Kerpen Gillissen Verfahren zur erzeugung eines plasmas und ein mhd-generator
DE4004560A1 (de) * 1989-02-15 1990-08-16 Hitachi Ltd Mikrowelleninduzierte plasmaquellen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2249334A1 (de) * 1972-10-07 1974-04-18 Max Planck Gesellschaft Werkstoff fuer elektroden- und wandmaterialien von magneto-hydrodynamischen generatoren (ii)
DE3519162A1 (de) * 1984-06-07 1986-12-04 Franz 5014 Kerpen Gillissen Verfahren zur erzeugung eines plasmas und ein mhd-generator
DE4004560A1 (de) * 1989-02-15 1990-08-16 Hitachi Ltd Mikrowelleninduzierte plasmaquellen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-Buch: BERGMANN-SCHÄFER: Lehrbuch der Experimen-talphysik, Bd. 4, Aufbau der Materie, Teil 2, 2. Aufl., 1980, S. 1603-1642 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4405402A1 (de) * 1994-02-21 1994-11-17 Dreyer Dietmar Dreiphasen-Wechselstromgenerator

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