KR20140017625A - 열 광기전 시스템을 위한 방출기 및 적어도 하나의 방출기를 포함하는 광기전 시스템 - Google Patents

열 광기전 시스템을 위한 방출기 및 적어도 하나의 방출기를 포함하는 광기전 시스템 Download PDF

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엠마뉘엘 올리에
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꼼미사리아 아 레네르지 아또미끄 에 오 에네르지 알떼르나띠브스
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Abstract

적외선 복사 방출기(2)를 포함하는 열 광기전 시스템으로서, 상기 방출기는, 제1 외부 표면(8) 및 제2 외부 표면(10)이 제공되는 몸체를 포함하며, 상기 제1 외부 표면(8) 및 제2 외부 표면(10)은 구별되고, 상기 제1 외부 표면(8)은 집중된 태양 복사를 받기 위한 집중기(17)를 향하며, 상기 제2 외부 표면(10)은 열 광기전 전지(4)를 향하며, 상기 몸체는 적어도 하나의 가스 및/또는 액체 연소 챔버(12)를 그 안에 포함하고, 점화기(24)는 상기 연소 챔버(12) 안에서 연소를 일으키기 위하여 제공된다.

Description

열 광기전 시스템을 위한 방출기 및 적어도 하나의 방출기를 포함하는 광기전 시스템{Emitter for a thermophotovoltaic system and thermophotovoltaic system comprising at least one such emitter}
본 발명은 열 광기전 시스템을 위한 방출기 및 그러한 방출기를 적어도 하나 포함하는 열 광기전 시스템에 관련되며, 상기 시스템은 예를 들어 열 전환에 의한 동력 생산이나 발열체를 위한 것이다.
태양 복사를 전기 동력으로 전환하는 광기전 전지를 포함하는 시스템이 존재한다. 그러나 이 시스템들은 일광 시간 중에만 즉 태양 복사가 존재할 때에만 작동한다.
그러한 시스템들은 태양광 스펙트럼의 최적화된 사용을 허용하는 복잡한 구조를 가지는 광기전 전지들을 포함하며 사용되는 태양 복사는 집중기를 이용하여 사전에 집중된다. 그러나 예를 들어, 오염이나 운량 때문에 복사 조건이 더 이상 정반사성(specular)이 아닌 때 (즉, 복사가 분산되는 경우) 그리고 기후 조건이 시스템이 설계된 이상적 조건과 거리가 있는 때에는 그러한 시스템의 효율은 떨어진다. 결과적으로, 연간 생산량은 꽤 불확실하고 그러한 시스템의 구현은 일반적으로 일년에 걸쳐서 충분하고 상대적으로 동질적인 햇빛을 가지는 지리적 지역에 한정된다.
가시광선 태양 복사를 전환하기 위한 광기전 전지를 적외선 태양 복사에 의해서 생성되는 열을 전환하는 다른 수단과 연계하는 혼합 시스템들이 존재하지만 그러한 시스템들은 복잡하고 단지 시스템들을 병치하는 것일 뿐으로, 이는 비용이 많이 들게 한다.
더 나아가, 광기전 전지를 구비한 시스템들은 작동이 일광 시간에만 제한되어 있어서 제한된 효율을 가지므로 그러한 시스템들은 가치 감소가 길다.
적외선을 방출하는 전자기 복사를 전기 동력으로 전환하는 열 광기전 시스템들을 사용하는 시스템들 또한 존재한다. 다른 말로는 그것들은 열을 전력으로 전환한다.
미국 특허 7,557,293은 방출기에 의해서 둘러싸이고 차례로 열 광기전 전지에 의해서 둘러싸이는, 공기와 연료가 공급되는 연소 챔버를 포함하는 열 광기전 시스템을 설명한다. 연소에 의해서 방출되는 열은 방출기로 전달되며, 방출기는 전지로 적외선 복사를 방출하며, 전지는 이러한 열을 전력으로 전환한다. 이러한 시스템은 태양 복사를 사용하지 않는다.
CA 2,085,752 는 적외선 복사에 민감한 열 광기전 전지들을 포함하는 전류 발생 시스템을 설명한다. 제안된 해결 방안들 중의 하나에서는, 가열은 집중된 광 복사 또는 가스 연소에 의해서 수행될 수 있다. 시스템은 집중이 일어나는 실린더 형의 공동(cavity)을 포함하며, 연소 챔버는 실린더형 공동에 의해서 형성되고 열 광기전 전지들은 실린더형 공동 둘레에 제공된다. 태양 복사에 의해서 가열되는 표면 및 연소에 의해서 가열되는 표면은 동일하다. 적외선 방출은 실린더형 공동을 둘러싸는 텅스텐 공동 안에 담긴 세슘 증기를 여기시킴에 의해서 행해지는데 이는 적외선 복사 방출을 일으키며, 매우 높은 온도로 가열될 때 텅스텐은 세슘 여기 전자들을 방출함에 의해서 작용한다. 이러한 온도는 1800℃ 오더이므로 매우 높다. 그러므로 이 시스템에 가해지는 열기계적 스트레스는 강력하고 이 시스템의 신뢰성은 문제가 된다. 시스템은 그러한 온도를 견디도록 텅스텐으로 만들어져야 한다. 더 나아가, 공기 중에서의 텅스텐의 질적 저하를 방지하기 위해서 진공 작동이 요구된다. 이 시스템은 따라서 복잡하다. 더 나아가, 상기 시스템은 상대적으로 크기가 크다. 마지막으로 진공과 관련된 복잡성, 세슘 공동 및 요소들의 크기는 같은 태양 추적 시스템 상에 수 개의 모듈들을 병치하는 것을 어렵게 한다.
따라서 본 발명의 목적은 오랜 시간 동안, 또는 영구적으로, 조명 조건에 관계없이, 현존하는 시스템들에 비해서 상대적으로 단순하고 신뢰할 수 있는 구조를 제공하면서, 전력을 생산할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
앞서 설정된 목적은 적외선 복사를 전력으로 전환하기 위한 열 광기전 전지들을 구현하는 시스템에 의해서 달성되며, 상기 적외선 복사는 방출기로부터 오며, 방출기는 태양 복사를 받는 외부 표면, 적어도 하나의 연소 챔버 및 적외선 복사를 방출하는 외부 표면을 포함한다. 그러므로 광 복사 또는 연소 챔버 안에서 일어나는 연소, 또는 광 복사 및 연소의 조합 중 어느 하나 때문에 상기 시스템은 영구적으로 작동할 수 있다.
연소 챔버 및 태양 복사를 받는 표면, 이 둘의 역할을 결합하는 방출기를 사용함에 의해서 상기 시스템은 단순하게 된다. 더 나아가, 방출기를 가열하는 것은 태양 복사만, 또는 연소만, 또는 둘의 조합에 의해서 달성될 수 있다.
다른 말로는, 본 발명은 광 복사로부터 적외선 복사 및/또는 연소 도중에 발산되는 화학 근원의 열을 발산하는 혼성 방출기를 구현한다. 이 방출기는 세 가지 유형의 표면들을 포함한다.
- 집중된 태양광 흐름을 받는 것에만 사용되는 외부 표면,
- 연소 가열에만 사용되는 내부 표면,
- 적외선 복사 방출 외부 표면, 적외선 복사를 전력으로 전환하기 위한 열 광기전 전지는 적외선 방출 표면의 앞에 위치한다.
바람직하게는, 집중된 태양 복사를 받는 표면은, 적외선 복사를 방출하는 표면의 반대편에 있으며 이로써 열 광기전 전지는 집중된 태양 복사로부터 보호되게 된다.
연소 챔버는 속이 찬 몸체 안에 만들어지는 채널들에 의해서 또는 다공성의 내열성 물질의 작은 구멍에 의해서 형성될 수 있다.
유리하게는, 수용 및 방출에만 쓰이는 상기 표면들로부터 구별되는 일 표면을 통해서 챔버에 공급이 이루어진다.
연소 챔버의 공급 및 배출은 유용하게는 태양 복사의 방향에 대하여 측단부들에서 일어나며, 이는 광 복사를 받고 적외선 복사를 방출하는데 이용할 수 있는 영역들을 가지는 더 넓은 표면을 외부 면들에 남긴다.
본 발명의 주제는 제1 외부 표면 및 제2 외부 표면이 제공되는 몸체를 포함하는 열 광기전 시스템을 위한 적외선 복사 방출기이며, 상기 제1 및 제2 외부 표면들은 구별되고, 제1 외부 표면은 집중된 태양 복사를 받도록 배치되며, 제2 외부 표면은 적어도 하나의 열 광기전 전지를 향해 적외선 복사를 방출하도록 배치되며, 상기 몸체는 적어도 하나의 가스 및/또는 액체 연소 챔버를 그 안에 포함한다.
바람직하게는, 제2 외부 표면은 상기 적어도 하나의 연소 챔버에 대하여 제1 외부 표면의 반대편에 있다.
일 실시예에서는, 몸체는 연소 챔버를 형성하는 적어도 하나의 채널을 포함한다. 상기 적어도 하나의 채널은 바람직하게는 제1 및 제2 외부 표면에 실질적으로 평행하게 연장된다.
또 다른 실시예에서는, 방출기의 몸체는 연소 챔버를 형성하는 다공성 물질의 코어 및 작은 구멍이 없는 물질의 쉘(shell)을 포함한다.
유리하게는, 방출기 몸체의 재료는 높은 열전도도를 가지며, 바람직하게는 100 W·m-1·K-1보다 높다.
제2 외부 표면 면적의 제1 외부 표면 면적에 대한 비율은 예를 들어 1과 10 사이이며, 유리하게는 1.5와 4 사이이다.
일 실시예에서는, 몸체는 직사각형의 평행 육면체 형상이며, 주 면(major face)에는 제1 외부 표면이 있고 제2 주 면(second major face)에는 제2 외부 표면이 있으며, 연소 챔버는 제1 및 제2 외부 표면에 평행하게 연장된다.
또 다른 실시예에서는, 몸체는 반원 단면을 가지고, 반원통의 형상을 가지며, 볼록한 표면은 제2 외부 표면을 형성하고 평평한 표면은 제1 외부 표면을 형성하며, 연소 챔버는 제1 및 제2 외부 표면에 평행하게 연장된다.
바람직하게는, 연소 챔버는 제1 및 제2 외부 표면에 대해 적어도 하나의 종단부에서 연료 및 산소 공급원에 연결될 수 있다.
유리하게는 연소 챔버는 연소 가스와 방출기 몸체 사이의 열 교환을 향상시키도록 채널들의 배열을 포함할 수 있다.
추가적인 특징에 따르면, 제1 외부 표면은 태양 복사 흡수를 향상시키고 적외선 복사율(infrared radiation emissivity)을 감소시킬 수 있는, 일 물질의 피복 및/또는 결(texturing)을 포함할 수 있다.
또 다른 추가적인 특징에 따르면, 제2 외부 표면은 강도(intensity)를 증가시킴에 의해서 그리고 예를 들어 1.7 ㎛ 보다 큰, 장 파장에서의 복사율을 감소시킴에 의해서 적외선 방출을 제어할 수 있는, 일 물질의 피복 및/또는 결(texturing)을 포함할 수 있다.
연소 챔버는 적어도 하나의 연소 촉매를 포함할 수 있다.
예를 들어, 방출기 몸체는 실리콘 카바이드, 텅스텐 및/또는 Er2O3, Yb2O3 등과 같은 희토류 산화물과 같은 하나 이상의 내열성의 물질로 형성된다.
본 발명의 또 하나의 다른 주제는 본 발명에 따른 방출기, (방출기의) 제1 외부 표면의 앞에 제공되는 집중기(, 방출기 안에서 연소를 일으키기 위한 점화 수단, 그리고 제2 외부 표면의 앞에 제공되는 적어도 하나의 열 광기전 전지)를 포함하는 열 광기전 시스템이다.
상기 시스템은 태양 복사 수준에 따르는 연소 제어 수단을 포함할 수 있다. 바람직하게는 제어 수단은 방출기를 실질적으로 일정한 온도로 유지시키도록 연소를 제어한다.
상기 시스템은 탄화수소 복합물, 디하이드로젠(dihydrogen) 또는 바이오가스와 같은 연료 공급원을 포함할 수 있다.
상기 시스템은 또한 열 광기전 전지로부터 열을 제거하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서는, 집중기, 방출기 및 열 광기전 전지는 각각 플레이트에 장착되고, 이는 차례로 서로에 대해 평행하게 막대들에 장착된다.
방출기는 바람직하게는 예를 들어 30 W·m-1·K-1 보다 낮은, 낮은 열전도도를 나타내는 수단에 의해서 플레이트에 장착된다.
본 발명은 다음의 설명 및 도면을 통해서 더 잘 이해될 것이다.
- 도 1은 열 광기전 시스템의 일 실시예를 도식적으로 나타낸 것이다.
- 도 2는 도 1의 시스템에 대한 대안을 상면도 및 측면도로 도식적으로 나타낸 것이다.
- 도 3a 내지 3d는 평면형 방출기 및 열 광기전 시스템의 다른 실시예를 상면도 및 측면도로 도식적으로 나타낸 것이다.
- 도 4a 및 4b는 반원통형 방출기 및 열 광기전 시스템의 다른 실시예를 도식적으로 나타낸 것이다.
- 도 5a 및 5b는 깎은 면을 가지는 형태의 방출기 및 열 광기전 시스템의 다른 실시예를 도식적으로 나타낸 것이다.
- 도 6a 및 6b는 원통형 방출기 및 열 광기전 시스템의 다른 실시예를 상면도 및 측면도로 도식적으로 나타낸 것이다.
- 도 7a는 열 광기전 시스템의 실제적 실시예의 측면도이다.
- 도 7b는 도 7a의 시스템의 A-A 평면을 따른 횡단면도로서, 제1 표면 쪽으로부터 보이는 방출기를 도시한다.
- 도 8은 열 광기전 시스템의 대안을 도식적으로 나타낸 것으로서 태양광 흐름 집중기는 반사 콜렉터에 의해서 형성된다.
도 1에서는, 방출기(2) 및 복수의 열 광기전 전지(4)를 포함하는 열 광기전 시스템의 도식적 표현을 볼 수 있다. 열 광기전 전지(4)는 두 개의 n 및 p 반도체의 접합으로 이루어진다. 전지들은 예를 들어 Ge, GaSb, GaAsInSb로 만들어질 수 있다. 그것들의 광기전 전환 파장 범위는 방출기에 의해서 방출되는 적외선 파장에 적합하게 조정된다. 예를 들어, GaSb 전지들은 광기전 효과에 의해서 1.7 마이크로미터보다 짧은 파장에서 방출되는 적외선 복사를 전환할 것이다.
집중된 태양 복사 방향은 종 방향으로 택해진다. 태양 복사는 RS로 표시된다.
방출기(2)는 제1 외부 표면(8) 및 제2 외부 표면(10) 및 측부 표면(도시되지 않음)에 의해서 종방향으로 경계를 이루는 몸체(6)를 포함한다. 더 나아가 방출기는 몸체(6)에 만들어지는 적어도 하나의 연소 챔버(12)를 포함한다.
제1 외부 표면(8)은 예를 들어 프레넬 렌즈(Fresnel lense)들 또는 반사기를 이용하여, 바람직하게는 집중된 태양 복사 RS를 받기 위한 것이다. 태양 복사는 예를 들어 2000 배 집중된다.
제2 표면(10)은 열 광기전 전지(4)들을 향한다. 제시된 예에서는, 몸체는 축 X를 가지는 반원통 모양이다. 평평한 표면은 제1 표면(8)을 형성하고 휘어진 표면은 제2 표면을 형성한다. 더 나아가 제시된 예에서, 제2 표면은 깎은 면을 가지는 형태 같은 수 개의 평평한 면(10.1)들에 의해서 형성된다. 상기 시스템은 적외선 복사 수집을 최적화하기 위해서 면의 수와 같은 수의 열 광기전 전지들을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제2 외부 표면(10) 면적은 제1 외부 표면(8) 면적보다 더 크다.
사실, 전력으로 전환될 수 없는 제1 외부 표면에 의한 적외선 방출을 제한하기 위해서 제1 외부 표면을 줄이고 광기전 전지의 표면 면적을 더 크게 하기 위해 제2 외부 표면의 면적을 증가시키는 것이 바람직하다.
제2 외부 표면(10) 면적의 제1 외부 표면(8) 면적에 대한 비율은 바람직하게는 1과 10 사이이며, 더욱 바람직하게는 1.5와 4 사이이다.
제시된 예에서는, 연소 챔버(12)는 복수의 종방향으로 연장된 채널(14)들에 의해서 형성된다. 채널(14)들은 가스 또는 액체 연료 및 산소가 공급되고 배출구에 연결된다. 예를 들어서, 연료는 H2, CXHY 유형의 탄화수소 복합물, 특히 메탄, 프로판, 부탄, 및 바이오가스로부터 선택될 수 있다.
채널(14)들은 연소 가스들 가두어 두도록 그리고 방출기와의 열교환 시간을 증가시키도록 복잡한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 채널(14)들은 방출기 안의 가스에 의해 진행되는 거리를 증가시켜 방출기와의 열 교환을 촉진하기 위하여, 몸체 안에 뒷 부분들 및 앞 부분들을 포함할 수 있다.
유리하게는, 방출기는 연소를 유지시키고 방출기와의 열 교환을 최대화하기 위해, 연소가 일어나는 채널들 및 고온 가스가 연소 채널들을 향하여 재순환하도록 하는 채널들을 포함하는 채널들의 시스템들을 포함할 수 있다.
연소의 초기화는, 예를 들어 전기 아크에 의해서 시작되는, 가열 가스에 의해서 또는 예를 들어 H2/O2 혼합물의, 자동 점화 촉매 반응에 의해서 일어날 수 있다. 가스의 공급 및 그것들의 배출은 바람직하게는 태양 복사 방향에 대해서 방출기의 측면에 의해서 행해 질 수 있다. 연소 공급 수단 및 가스 배출 수단은 채널들에 의해서 형성될 수 있다. 채널들은 예를 들어 마이크로 연소의 경우에 수 마이크론에서 수 밀리미터까지의 직경의 작은 치수를 가질 수 있고, 또는 종래의 연소의 경우에 일 센티미터 이상의 오더인 더 큰 치수를 가질 수 있다.
연소 촉매는 예를 들어 채널의 내부 벽의 피복의 형태로, 연소를 유지시키도록 연소 챔버 안에 존재할 수 있다. 촉매는 예를 들어 란타늄 기반의 백금속(lanthanum-based platinoid)(Pd-Pt-Rh) 또는 회티타늄석(perovskite)일 수 있다.
태양 복사 방향에 대하여 측면에서 연소 챔버에 공급 및/또는 배출하는 것은, 집중된 흐름을 받고 적외선 복사를 방출하도록 각각 의도된 제1 및 제2 표면이 감소되지 않을 수 있도록 한다.
열 광기전 전지(4) 각각은 방출기에 의해서 방출되는 복사를 전환함에 의해서 생성되는 전력을 수집하기 위한 수단(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된다.
집중된 태양 광 흐름은 방출기가 500 ℃와 2500℃ 사이, 일반적으로 1000℃와 1500℃ 사이에서 집중도 비율에 따라서 가열되는 것을 가능하게 한다. 충분히 짧은 주파수의 적외선 방출이 전지에 의해서 효율적으로 전환되도록 하기 위해서 높은 방출기 온도를 가지도록 시도된다.
방출기 몸체의 재질은 그것이 이러한 작동 온도를 견디도록 선택된다. 이것은 예를 들어 상기 언급된 온도 범위를 견디는 하나 이상의 내열성의 물질로 만들어지는데, 예를 들어 실리콘 카바이드, 텅스텐, Er2O3, Yb2O3 등과 같은 희토류 산화물, 또는 이러한 물질들의 조합이 될 수 있다.
제1 표면(8)은 유리하게는 태양 복사 흡수를 향상시키기 위한 물질, 예를 들어 피로마크(Pyromark®) 페인트와 같은 실리콘 기반의 코팅에 의해서, 코팅될 수 있으며, 제2 표면(10)은 유리하게는 적외선 복사 방출을 제어하기 위한 물질, 예를 들어 희토류 산화물의 층으로 코팅될 수 있다.
제1 및 제2 표면들은 흡수 또는 방출 파라미터 각각을 변화시키도록 결(texture)을 가질 수 있다. 또한 가시광선과 적외선 범위에서 광학 행태가 분리될 수 있도록 하는 특정 표면 구조를 만듦에 의해서 광학 성능을 조정하는 것을 고려할 수 있다. 제1 외부 표면의 경우에는, 이러한 구조들은 적외선 복사에 있어서 제1 외부 표면의 복사율을 감소시키도록, 가시광선 복사가 우선적으로 흡수되고 적외선 복사는 반사될 수 있도록 한다.
더 나아가, 바람직하게는, 상기 시스템은 열 손실을 제한하고 방출기 온도를 최대화 하도록 만들어진다. 이를 위해서, 방출기 몸체에 접촉하는 조각들, 예를 들어서 방출기 몸체를 위한 지지를 제공하는 것은 바람직하게는 10 W·m-1·K-1 보다 낮은, 낮은 열 전도도를 갖는 것을 고려할 수 있다. 예를 들어, 그 물질은 지르코니아(zirconia), 알루미나(alumina), 에어로겔(aerogel) 또는 낮은 열 전도도를 보이는 임의의 다른 물질일 수 있다. 이것은 방출되는 복사의 특성 파장을 낮춤으로써 시스템의 효율이 최대가 될 수 있도록 한다.
스펙트럼 제어 필터는 제2 외부 표면(10)과 광기전 전지들 사이에 끼어들 수 있다. 스펙트럼 제어 필터는 유리 기판 또는 전지들 위에 쌓이는 다중 층의 시스템으로 이루어질 수 있다.
진공 쉘은 공기 대류를 통한 열 손실을 제한하도록 방출기를 둘러 쌀 수 있다. 이것은 집중된 태양 복사 입사 면 위로 그리고 열 광기전 전지들을 향하는 적외선 복사 방출 면 위로 가시광선과 적외선 복사에 투명한 적어도 두 개의 창문을 가질 것이다. 이것은 또한 연소 가스의 흡입 및 배출을 위한 적어도 두 개의 가스 연결 통로를 포함할 것이다.
상기 시스템은 또한 광 복사 강도에 따라 방출기 안에서의 연소를 관리하기 위한 제어 수단을 포함한다. 방출기 온도는 우선적으로 적외선 고온측정법(pyrometry)과 같은 접촉 없는 방법에 의해서 관리될 것이다. 또한 고온 열전쌍(thermocouple)을 사용하는 것도 고려할 수 있다. 온도가 감소한다면, 내부 연소가 유발될 수 있으며 가스 유동률은 바람직한 방출기 온도를 유지하도록 조정될 것이다. 제어 수단은 방출기 온도가 일조 조건에 무관하게 실질적으로 일정하게 유지되게 하여, 실질적으로 일정한 동력 생산이 달성되도록 할 수 있다.
전력을 생성하기 위한 이 열 광기전 시스템의 작동은 이제 설명될 것이다.
먼저 최적의 일조 조건의 경우를 고려한다. 이 경우에는, 상기 시스템은 오직 태양 복사로만 작동할 수 있다.
제1 표면(8)은 태양 복사를 받는데, 이는 예를 들어 사전에 프레넬 렌즈에 의해서 집중되며, 이 광 복사는 데워지는 방출기 몸체에 의해서 흡수된다. 이 가열은 제2 표면(10)에 의한 적외선 전자기 복사의 방출로 이어지며, 이 복사의 광자는 전지(4)들에 의해서 흡수되고 전하 캐리어들을 생성하며, 이는 전력을 생성한다.
예를 들어 구름이 있어서, 일조량이 불충분하면, 제어 수단은 예를 들어 연소 챔버(12) 안의 H2 및 O2의 가스 연소를 일으키며 이는 열 방출을 일으키고, 이는 방출기(2)의 몸체(6)에 의해서 흡수되어, 낮은 광 복사를 보상한다. 태양 복사는 제1 외부 표면(8)에 의해서 방출기(2)의 몸체(6)를 가열하며 연소 가스는 내부로부터 방출기(2)의 몸체(6)를 가열한다.
광 복사가 없을 때에는, 예를 들어 한밤중에는, 몸체는 오직 연소 챔버(12) 안의 연소 반응에 의해서 가열된다.
그러므로 일조 조건에 무관하게 하루 그리고 일년을 통해서 일정한 전류 흐름을 생성하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 방출기는 태양광 모드 작동만에 대해서 그리고 연소 모드만에 대해서, 둘 모두에 적합하다. 방출기는 제1 표면으로부터 제2 표면으로 그리고 연소 챔버로부터 제2 표면으로 열을 전도하기 위한 속이 찬(solid) 영역을 포함한다. 이를 위하여, 태양 복사에 의해서 비추어지는 제1 표면과 적외선 방출 영역 사이의 거리 및 열전도도는 매우 양호한 열전달을 제공하도록 선택된다. 방출기를 형성하는 물질의 열전도도는 바람직하게는 100 W·m-1·K-1 과 300 W·m-1·K-1 사이이거나 300 W·m-1·K-1 보다 더 높다.
더 나아가, 유리하게는, 집중된 태양 복사는 연소 챔버에 대해서 제2 표면에 반대에 위치하는 제1 표면을 비추며, 그리하여 열 광기전 전지들은 집중된 태양 복사로부터 보호된다. 물질(들) 및 방출기 두께는 입사 태양 복사가 부분적으로라도 투과되지 않도록 정해진다.
두 외부 표면들(8, 10)이 연소 챔버(12)의 각 쪽에 배치되는, 선호되는 배치는 제1 표면(8)과 제2 표면(10) 사이 그리고 연소 챔버(12)와 제2 표면(10) 사이의 둘 모두에 짧은 열 경로를 제공하는 것을 허용한다. 그리하여 상기 시스템은 에너지 공급원의 어느 하나 또는 둘 모두와의 양호한 협력을 제공한다.
도 2에서는, 도 1의 시스템의 대안을 볼 수 있는데, 방출기의 몸체(6)는 합성된 것이며, 몸체는 작은 구멍이 없는 물질의 쉘(6.1) 및 다공성 물질의 코어(6.2)를 포함하며, 상기 코어의 구멍들은 복수의 연소 챔버들을 형성한다.
다공성 물질들은 예를 들어 실리콘 카바이드 또는 다른 고온 세라믹이며, 그것의 제조 프로세스는 명백한 다공성이 달성되는 것을 가능하게 한다. 다공률(porosity rate)은 요망되는 연소의 함수이다. 이것은 바람직하게는 50%와 95% 사이이다.
도 3a 내지 3d에서는, 열 광기전 전지 시스템의 다른 실시예들이 제시된다. 이러한 예에서는, 방출기는 직사각형의 평행육면체 형상을 가지며, 이것의 주 표면들 중 하나는 제1 표면(8)을 형성하고 다른 주 표면은 제2 표면(10)을 형성한다. 하나 이상의 열 광기전 전지(들)는 제2 표면을 향하도록 제공된다.
가스의 흡입구 및 배출구에 의해서 점유되지 않은 측부 표면은, 바람직하게는 예를 들어 공기로 채워지는 닫힌 체적을 포함하는 층들, 진공으로 설정된 닫힌 체적을 포함하는 층들, 및/또는 알루미나 또는 지르코니아와 같은 단열 물질의 층들에 의해서 단열될 것이다.
이방성(anisotropic) 열전도도를 가지는 물질에 기초하고 바람직하게는 방출기의 평면에 직각인 구조를 만드는 것이 고려될 수 있다. 이러한 물질은 예를 들어 실리콘 카바이드로 된 공동(cavity) 안의 카본 나노튜브의 배열일 수 있다. 다공성은 그러므로 카본 나노튜브 사이의 공간들로 구성된다.
도 3a의 예에서, 연소 챔버(12)는 직사각형 단면을 가지는 단일의 채널에 의해서 형성되며, 그것의 가장 긴 길이는 측면도에서 볼 수 있는 것과 같이, 태양 복사 RS 방향에 직각으로 방출기의 길이 전체에 걸쳐 연장된다.
도 3b 및 3c의 예에서는, 연소 챔버는 방출기 길이 전체에 걸쳐 연장되며 태양 복사 RS 방향에 직각이며, 서로의 바로 옆에 제공되는 수 개의 채널들을 포함하며, 도 3b에서는 채널들은 직사각형의 단면을 가지며, 도 3c에서는 채널들은 원형의 단면을 가진다. 채널들의 수개의 배열들이 고려될 수 있다.
도 3d에서는, 방출기의 몸체(6)는 합성된 것이며, 그것은 작은 구멍이 없는 물질의 쉘(6.1) 및 연소 챔버를 형성하는 다공성 물질의 코어(6.2)를 포함한다.
도 4a 및 4b에서, 도 1의 시스템의 대안을 볼 수 있는데 여기에서 제2 표면은 깎은 면을 가지는 모양이 아니다. 도시된 예에서는, 열 광기전 전지들의 개수는 도 1의 시스템에 비하여 줄어들지만, 이것들은 더 큰 표면 면적을 가질 수 있다. 전지들의 개수 및 크기는 전혀 제한이 없다. 오목한 받아들이는 표면을 가지는 전지들 또한 고려할 수 있다.
도 4a에서는, 연소 챔버(12)는 길이 전체에 걸쳐 연장되고 태양 복사 RS 방향에 직각인 복수의 채널(14)들에 의해서 형성되며, 도 4b에서는 방출기는 다공성 물질의 코어(6.2)를 포함한다.
도 5a 및 5b에서는, 열 광기전 시스템의 또 다른 실시예를 볼 수 있는데, 여기서는 방출기(102)는 삼각형 단면을 가지는 프리즘 형상을 가지는 몸체를 포함한다.
방출기의 제1 표면(108)은 프리즘의 면들 중의 하나에 의해서 형성된다. 제2 표면(110)은 프리즘의 다른 두 면들에 의해서 형성된다. 열 광기전 전지(4)는 제2 표면(110)의 각각의 면들을 향하도록 제공된다.
도 5a 에서는, 연소 챔버는 두 종방향 면들 사이에서 연장되는 채널(114)들을 포함한다. 상기 채널들은 몸체에 분산되어 있다. 도시된 예에서는, 그것들은 균등하게 분포된다.
도 5b에서는, 방출기는 작은 구멍이 없는 물질의 쉘(106.1) 및 상응하는 프리즘 형상을 가지는 다공성 물질의 코어(106.2)를 포함한다.
도 6a 및 6b에서는, 다른 열 광기전 시스템의 예시적 실시예를 볼 수 있는데, 방출기(202)는 종방향 축 X를 가지고 회전 실린더 형상을 한 몸체를 포함한다.
도 6a에서는 연소 챔버는 단일 채널(214)에 의해서 형성된다. 복수의 평행 채널들로 이루어진 연소 챔버는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다. 도 6b에서는, 방출기는 다공성 물질의 코어를 포함한다.
도 3b, 3c, 3d에서 도시된 예시적 실시예들은 그것들이 연소 셀들 사이의 전도 물질들의 존재 때문에 향상되는, 태양 복사를 받는 면에서 적외선 방출 면으로의 열전도도를 가지기 때문에 특히 흥미롭다. 그러므로 방출 면의 온도는 태양광이 집중되는 상황에서 작동됨에 따라 최대화되며 생성되는 전기 에너지의 양도 그러하다. 더 나아가, 이러한 시스템들의 구성은, 방출 표면의 앞에 배치되는 열 광기전 전지들의 개수가 제한될 수 있도록 하거나 단지 하나의 전지가 이용될 수 있도록 한다.
도 7a에서는, 혼성 또는 혼합 열 광기전 시스템의 실제적 예시적 실시예가 측방향으로 도시된 것을 볼 수 있다.
시스템은 종방향 축 Y를 가진다. 시스템은 도 7a의 도시에서 왼쪽에서 오른쪽으로, 프레넬 렌즈 집중기(17), 방출기(2), 적외선 필터(15), 방열기(16)와 연계된 열 광기전 전지(4)를 포함한다.
각각의 요소들은 플레이트 P1, P2, P3, P4에 장착되며 플레이트들은 차례로 그들의 네 개의 모퉁이들에서 각각의 플레이트를 통과하는 네 개의 막대(18)들에 장착된다.
도 7b에서는, 방출기의 제1 면 쪽의 모습을 볼 수 있는데, 이는 플레이트 P2의 중심의 열린 부분(19)에 장착된다.
방출기는 두 측부 지지부(20)들을 수단으로 하여 플레이트(P2)에 장착되는데, 두 측부 지지부 사이에서 지지부는 조여져서 유지된다. 두 지지부(20)들 둘 다 차례로 플레이트(P2)에 장착되는 부분(22)들에 부착된다. 지지부(20)들은 유용하게는 두 부분들로 되어 있는데, 이들은 방출기가 지지부들 중의 하나에 견고하게 부착되는 것을 방지할 수 있고 매우 높은 온도에서 가열할 때 방출기와 그 지지부들 사이에서 다소간 열팽창을 가능하게 한다. 사실, 제시된 예에서는, 방출기는 지지 부분(20)들에 만들어진 두 홈들 안으로 삽입된다. 대안적으로, 지지부를 사용하지 않는 것을 고려할 수 있으며, 그러면 방출기는 연소 셀들의 공급 및 배출요소들에 의해서 유지될 수 있다.
앞서 설명된 것과 같이, 지지부(20)는 바람직하게는 측부 누출을 방지하기 위해 낮은 열전도도를 보인다.
도 7b 에서는, 도식적으로 나타내어진, 시스템, 연소 챔버의 채널(14) 및 점화기(24)를 볼 수 있다.
도시된 예에서 프레넬 렌즈(17)는 조이는 수단에 의해서 플레이트(P1)에 부착되며, 플레이트(P1)는 집중된 태양광 흐름이 통과하는 중앙 열린 부분을 포함한다.
적외선 필터(15)는 중앙 열린 부분(26)을 포함하는 플레이트(P3)에 장착된다.
열 광기전 전지(4)는 지지부(28)에 장착되며, 유용하게는 지지부는 양호한 열 전도도를 보이는데 예를 들어 구리로 된 것으로서, 이에 의해서 전지는 플레이트 P4에 장착된다. 방열기는 전지가 있는 면의 반대편의 면 위에서 지지부(28)에 장착된다. 방열기(28)는 전지로부터 열을 제거하기 위해 사용되며 열은 전지로부터 구리 지지부(28)를 통해 방열기로 전도된다. 플레이트 P4는 또한 전지, 지지부 및 방열기 조립체를 장착하기 위해 중앙 열린 부분(30)을 포함한다.
그들이 지니고 있는 플레이트들 및 요소들은 시스템 효율을 최적화하기 위해 상이한 요소들의 특성에 의존하여 결정된 소정의 거리 만큼 서로에 대해 떨어져서 제공된다. 예를 들어, 프레넬 렌즈 및 제1 표면 사이의 거리는 프레넬 렌즈의 초점거리와 같다.
온도 측정은 시스템을 추적하기 위해서, 방출기 상에서, 적외선 필터 상에서, 그리고 광기전 전지의 지지부 상에서 수행될 수 있다. 상기 측정은 열전대(thermocouple)들 또는 방출기를 위한 광 고온계(optical pyrometer)에 의해서 수행된다. 다른 측정 수단이 사용될 수 있다.
도 8에서는, 열 광기전 시스템의 일반적 모습을 볼 수 있는데, 집중기(17)는 기둥의 상부에 장착된 파라볼릭 형상의 반사기에 의해서 형성된다.
태양 광선들은 그것들을 방출기의 제1 표면상으로 반사시키는 반사기에 의해서 수집된다.
상기 설명된 열 광기전 시스템들을 만들기 위한 예시적 프로세스들은 이제 설명될 것이다.
예시적 제작 프로세스에서는, 방출기는 하나 이상의 채널들을 포함하는 속이 찬 부분에 만들어진다. 상기 부분은 소결 세라믹 파우더(sintering ceramic powder)에 의해서 만들어질 수 있다. 그러므로 채널들은 상기 부분을 기계 가공함에 의하거나 주조함(moulding)에 의해서 얻어진다. 기계 가공은 보통의 공구들에 의해서 수행되거나 또는 유용하게는 레이저에 의해서 수행되는데, 이는 크랙(crack)을 일으킬 위험을 줄인다. 기계가공은 녹색 부분 위에서 또는 소결(sintering) 후에 일어날 수 있다. 외부 표면들은 예를 들어 폴리머와 같은 레진 또는 SiO2 등과 같은 단단한 물질의 카운터 마스크로 패턴들의 건식 또는 습식 에칭을 함에 의해서, 광학 특성을 향상시키기 위해 결(texture)이 만들어질 수 있으며, 상기 에칭은 바람직하게는 소결된 부분 위에서 일어나고 이는 매우 양호한 치수 정확도가 달성될 수 있도록 한다.
또 다른 예시적 제조 공정에서는, 절반 부분들이 만들어지며 거기에서 절반 채널들이 기계 가공되며, 그러면 같은 것들이 밀봉, 표준적 또는 반응성 유형의 솔더링(soldering) 또는 브레이징(brazing), 또는 양 부분들의 확산 접합(diffusion bonding)을 통해서 조립된다. 기계 가공은 예를 들어 기계적 유형 또는 플라스마 에칭 유형 또는 레이저 삭마(ablation) 유형이다. 이 프로세스는 유용하게는 시스템들 또는 복잡한 채널들이 달성될 수 있도록 하며, 이는 상기 설명한 것과 같이 대류 또는 전도 손실을 제한하고 양호한 연소 조건을 제공하기 위해 고온 가스의 연소 및 반대 흐름(counter flow)에 전용되는 부분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 두 절반 부분들은 SiC로 만들어진다.
방출기의 외부 표면들은, 예를 들어 폴리머와 같은 레진 또는 SiO2 등과 같은 단단한 물질의 카운터 마스크로 수 마이크로미터의 패턴의 건식 또는 습식 에칭을 함에 의해서, 광학 특성을 향상시키기 위해 결이 만들어질 수 있다.
방출기가 다공성 물질의 코어를 가지는 예에서는, 이것은 예를 들어 소결을 통해 얻어지는 다공성 세라믹으로 만들어지고, 그런 후에 이것은 작은 구멍이 없는 물질의 외부 쉘 안에 도입된다. 작은 구멍이 없는 물질의 쉘의 외부 표면은, 예를 들어 폴리머와 같은 레진 또는 SiO2 등과 같은 단단한 물질의 카운터 마스크로 패턴들의 건식 또는 습식 에칭을 함에 의해서, 광학 특성을 향상시키기 위해서 결이 만들어 질 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은 상대적으로 단순한 형태를 가지며 그것은 900℃와 1500℃ 사이의 온도에서 작동하는데, 이는 열기계적 스트레스를 감소시키고 신뢰도를 향상시킨다. 더 나아가, 이러한 작업 온도에서는, 공기 중에서 성질이 저하되지 않는 실리콘 카바이드와 같은 물질들이 사용될 수 있으며, 이는 진공일 것 및 내구성 이득(durability gain)을 가질 것을 요구하지 않으므로 시스템의 단순화를 허용한다.
더 나아가, 상기 시스템은 예를 들어 10x10x2 ㎣의 감소된 크기를 가질 수 있다. 이 체적 안에서 촉매 마이크로연소(catalytic microcombustion)가 형성될 수 있는데, 이는 가스 소모를 제한한다. 이러한 감소된 크기는 또한 예를 들어 프레넬 렌즈들을 통한 집중을 이용함으로써 도 7a의 것과 유사한 모듈들이 동일한 태양 추적 시스템 상에 나란히 놓이는 것을 가능하게 한다.
본 발명 때문에 두 개의 상호 보완적이며 결합된 에너지 원천들, 즉 태양 복사를 집중시킴에 의한 태양 에너지 및 예를 들어 바이오가스 또는 수소로부터의 연소 에너지로부터 전력을 생성하는 것이 가능하다.
더 나아가, 열 광기전 전력을 밤과 낮에 생산하는 것이 가능하다. 생산이 영구적일 수 있으므로 그러한 시스템의 연간 생산은 기존의 시스템들에 비해서 폭넓게 향상될 수 있다. 태양 에너지의 생산에 독특한 간헐적 전력 생산의 문제도 감소된다. 그러므로 본 발명은 햇빛의 변동을 보상하기 위하여 전기 또는 열 에너지를 저장하기 위한 수단, 예를 들어 일반적으로 무거운 수단인, 배터리, 융해된 염(fused salts)(고온), 암석 베드(beds of rocks) (저온) 등과 같은 것들이 제거될 수 있도록 한다.
게다가 본 발명은 연소 덕분에, 예를 들어 운량(cloud cover)이 있는 경우와 같이 바람직하지 않은 기후 조건하에서, 태양광 집중 부분의 낮은 생산이 보상될 수 있도록 한다. 연소는 또한 방출기 온도, 그리하여 생산되는 에너지의 양을 유지할 수 있는 장점을 제공한다. 그리하여 본 발명은 분산광의 조건하에서 전력 생산이 유지될 수 있게 할 것이다.
더 나아가, 본 발명은 전력 생산과 관련하여 요망되는 순간에 연소에 의해서 일시적으로 방출기 온도를 증가시킴으로써 피크 수요에 맞출 수 있는 다소의 유연성을 제공한다. 사실, 시스템 효율은 방출기 온도 그리하여 연소 가스 흐름에 직접 의존한다.
집중 부분 공급은 변동 가능할 것임에도, 연소 제어는 유리하게는 일정한 온도로 정상 상태(steady state)에서 작동하게끔 방출기 온도가 조정될 수 있게 할 수 있다. 이것은 방출기에 도입되는 열 변동을 감소시키고 그리하여 방출기의 수명이 연장된다.
산업 및 상업적 관점에서, 연속적인 전력 생산은 시설의 가치감소 시간이, 낮 시간 동안 및 양호한 기후 조건하에서만 작동하는 광기전 시스템에 비해서 감소되는 것을 가능하게 한다.
더 나아가, 본 발명에 따른 방출기는 방출기, 필터, 열 광기전 전지, 전기 프로세싱, 배전, 토지 등의 요소들의 대부분을 공유함으로써 태양광 발전기 및 열 발전기들의 요소들을 결합한다.
본 발명의 덕택으로, 전력 생산은 기후 조건에 폭넓게 무관하므로, 혼합된 또는 혼성의 열 광기전 시스템들은 최적의 일조 조건을 갖지 못한 나라에도 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 혼합된 또는 혼성의 열 광기전 시스템들은 특히 전력 생산에 적합하다.

Claims (22)

  1. 열 광기전 시스템(thermo-photovoltaic system)을 위한 적외선 복사 방출기(2, 102, 202)로서, 상기 적외선 복사 방출기는 제1 외부 표면(8, 108) 및 제2 외부 표면(10, 110)이 제공되는 몸체(6)를 포함하고, 상기 제1 외부 표면(8, 108) 및 제2 외부 표면(10, 110)은 구별되고, 상기 제1 외부 표면은 집중된 태양 복사를 받기 위해 배치되며, 제2 외부 표면(10, 110)은 적어도 하나의 열 광기전 전지(thermo-photovoltaic cell)(4)를 향해 적외선 복사를 방출하기 위해 배치되며, 상기 몸체(6)는 적어도 하나의 가스 및/또는 액체 연소 챔버(12)를 그 안에 포함하며, 상기 연소 챔버에는 상기 방출기의 외부 표면을 통해 연료가 공급되고, 이 표면은 상기 제1 외부 표면 및 제2 외부 표면으로부터 구별되는, 적외선 복사 방출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 외부 표면(10, 110)은 상기 적어도 하나의 연소 챔버(12)에 대하여 상기 제1 외부 표면(8, 108)에 반대편에 있는, 적외선 복사 방출기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몸체(6)는 상기 연소 챔버(12)를 형성하는 적어도 하나의 채널(14, 114, 214)을 포함하는, 적외선 복사 방출기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 채널(14, 114, 214)은 상기 제1 외부 표면(8, 108) 및 제2 외부 표면(10, 110)에 실질적으로 평행하게 연장되는, 적외선 복사 방출기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몸체(2)는 연소 챔버를 형성하는 다공성 물질의 코어(core)(6.2, 106.2, 206.2) 및 작은 구멍이 없는 물질의 쉘(shell)(6.1, 106.1, 206.1)을 포함하는, 적외선 복사 방출기.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 방출기 몸체의 물질(들)은 바람직하게는 100 W·m-1·K-1 보다 높은, 높은 열전도도를 가지는, 적외선 복사 방출기.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 외부 표면 면적의 제1 외부 표면 면적에 대한 비율은 1과 10 사이이고 유리하게는, 1.5와 4 사이인, 적외선 복사 방출기.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체(6)는 직사각형 모양의 평행 육면체 형상이고, 주 면(major face)에는 상기 제1 외부 표면(8)이 있고, 제2 주 면(second major face)에는 상기 제2 외부 표면(10)이 있으며, 상기 연소 챔버(12)는 상기 제1 외부 표면(8) 및 제2 외부 표면(10)에 평행하게 연장되는, 적외선 복사 방출기.
  9. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체(6)는 반원의 단면적을 가지고 반원통의 형상을 가지며, 볼록한 표면은 상기 제2 외부 표면(10)을 형성하고 평평한 표면은 상기 제1 외부 표면(8)을 형성하며, 상기 연소 챔버(12)는 상기 제1 외부 표면(8) 및 제2 외부 표면(10)에 평행하게 연장되는, 적외선 복사 방출기.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 연소 챔버는 적어도 하나의 종방향 단부에서 연료 및 산소 공급원에 연결될 수 있는, 적외선 복사 방출기.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소 챔버는 연소 가스들과 상기 방출기 몸체 사이의 열 교환을 향상시키도록 채널들의 배열(14, 114, 214)을 포함하는, 적외선 복사 방출기.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 외부 표면(8, 108)은 태양 복사 흡수를 향상시키고 적외선 복사율(emissivity)을 감소시킬 수 있는 일 물질의 피복(deposit) 및/또는 결(texturing)을 포함하는, 적외선 복사 방출기.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 외부 표면(10, 110)은 강도(intensity)를 증가시킴에 의해서 그리고 예를 들어 1.7 ㎛보다 큰, 장파장에서의 복사율을 감소시킴에 의해서 적외선 방출을 제어할 수 있는 일 물질의 피복 및/또는 결을 포함하는, 적외선 복사 방출기.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 연소 챔버(12)는 적어도 하나의 연소 촉매를 포함하는, 적외선 복사 방출기.
  15. 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체(6)는 실리콘 카바이드, 텅스텐 및/또는 Er2O3, Yb2O3와 같은 희토류 산화물들과 같은 하나 이상의 내열성 물질들로 형성되는, 적외선 복사 방출기.
  16. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 따른 방출기(2, 102, 202), 상기 방출기의 제1 외부 표면(8, 108)의 앞에 제공되는 집중기(17), 상기 방출기 안에서 연소를 일으키기 위한 점화 수단(24) 및 상기 제2 외부 표면(10, 110)의 앞에 제공되는 적어도 하나의 열 광기전 전지(thermo-photovoltaic cell)(4)를 포함하는 열 광기전 시스템(thermo-photovoltaic system).
  17. 제16항에 있어서,
    태양 복사 수준에 따르는 연소 제어 수단을 포함하는, 열 광기전 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 방출기를 실질적으로 일정한 온도로 유지시키도록 연소를 제어하는, 열 광기전 시스템.
  19. 제16항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서,
    탄화수소 화합물, 디하이드로젠(dihydrogen) 또는 바이오가스(biogas)와 같은 연료 공급원을 포함하는, 열 광기전 시스템.
  20. 제16항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 광기전 전지로부터 열을 제거하기 위한 수단(16)을 포함하는, 열 광기전 시스템.
  21. 제16항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 집중기(17), 방출기(2, 102, 202) 및 열 광기전 전지(4)는 각각 플레이트(P1, P2, P4)에 장착되고, 플레이트들은 차례로 서로에 대해 평행하게 막대(18)들에 장착되는, 열 광기전 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 방출기(2)는, 예를 들어 30 W·m-1·K-1 보다 낮은, 낮은 열전도도를 나타내는 수단에 의해서 상기 플레이트(P2)에 장착되는, 열 광기전 시스템.
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