高效熱能發電機-高效率實現熱電直接轉換的發電機高效熱能發電機是一種不需要任何運動部件，直接把熱能高效轉變成電能的發電設備，這種發電機發電效率不低于普通的交流發電機，且可以和交流發電機一樣制成多種不同發電功率的設備。小型設備可用于汽車發動機尾氣熱發電，大型設備可應用在沙漠太陽能熱發電和中型核電上。目前，大部分直接實現熱電轉換的發電設備的共同的特點：熱電轉換效率低，發電功率小。本發電機通過改良熱電子發電（熱離子發電）技術實現了高效率、高功率發電。本發電機的原理與磁流體發電機有較大的相似性。我為此曾向國家專利局申請了一個發明專利，名稱：高效熱能發電機，專利申請號：200910175967.2。熱電子發電是一種利用愛迪生效應來發電的技術，是把熱能直接轉變成電能的發電技術！愛迪生效應:“加熱某種金屬材料達到一定溫度后，金屬中的電子獲得足夠的動能，可以克服金屬表面“勢壘”的障礙，擺脫金屬原子核的束縛，逸出金屬表面而進入外部空間的現象?！眰鹘y的熱電子發電裝置由發射器和接收器兩個基本部件組成（如圖1所示）。兩者由一個小空間分隔開。發射器經加熱后逸出電子，電子通過中間空間到達收集器，并在發射器和收集器之間形成電勢差。接通外部負載，就成為低壓直流電源。其原理圖如圖1所示（圖中，金屬板A為發射器）。上述發電裝置發電容量較小，效率低，不能實現大功率熱電轉換！主要原因：隨著熱電子發射，發射器和接收器之間產生電勢差，兩者之間形成電場（下文中稱為逸出電場），逸出電子到達收集器必須克服電場做功，所以到達收集器的熱電子流較小，輸出功率自然也較小。提高發射器工作溫度可提高逸出電子初動能，從而可提高發電功率，但提高非常有限。利用熱電子發電要實現高效率、高功率的熱電轉換，關鍵就是提高發射器輻射到接收器的熱電子流強度。一天我在學校實驗室受到一只被點亮電子管的啟發，繪出了本發明最初發電的原理圖（圖2）：這個原理圖很簡單，可以一目了然。但為避免誤解我還是對圖2的作個簡單說明：1、金屬板A上表面是以電子管氧化物陰極工藝技術制備的氧化物涂層，構成發射器。使用氧化物陰極技術主要是為降低工作溫度，發射器溫度只需保持在700-900攝氏度發電機就可正常工作。它與金屬板B（兩者是同樣大小正方形金屬薄板）水平放置，平行相對，兩者之間空間是真空環境2、氧化物陰極需要真空工作環境，增加設備復雜性，但真空卻大大減少了發射器與收集器之間直接的熱交換，有助于發電效率提高。3、用高壓直流電壓源在金屬板A與金屬板B之間加一高電壓，金屬板B接正極。兩者之間就會形成一個很強的外加電場E，電場方向垂直金屬板B的平面，方向向下）。4、金屬板A與金屬板B之間放置多塊長方形金屬薄板（如圖2所示），各塊薄板互相平行，之間通過導線相連在一起構成接收器（下文也稱電子收集板）。每塊電子收集板的長邊與金屬板A邊長等長，長邊水平放置，與金屬板A的一為均勻、快速地加熱整個發電機的外圓柱桶外壁，加熱采用熱傳導液傳導。在發電裝置的外金屬桶外包環形管道，保證熱傳導液在環管內均勻、快速流過外金屬桶外表面，完成加熱。加熱過程：熱源加熱熱傳導液，熱傳導液加熱發射器（外金屬桶）之后流回，由熱源重新加熱再循環回來加熱。整個加熱系統是一個密閉的循環系統。為保證效率，熱傳導液流經的環管和其它管道，外圍均采用絕熱材料包裹，減少熱量損失。整個發電過程中，只有熱電子流到達收集板時，一部分能量轉化為收集板的熱能而損失掉，其它大部分熱能都轉換為電能，所以發電機是高效的。收集板的廢熱通過降溫系統將收集板上的廢熱排放到外部環境中。用電子管氧化物陰極工藝技術實現在外圓柱金屬桶內表面的氧化物涂層。電子管陰極技術發展很快，工藝不斷進步。采用氧化鈧摻雜鎢基體應用于堿土金屬鋇擴散陰極技術，陰極表面活性層具有較強的自恢復能力，耐高溫和抗離子轟擊性能強，具有長期穩定工作的潛能，此類工藝技術制備的陰極非常適合用于本發明。實際發電機結構對比圖2雖然有所改變，但原理完全相同，不再贅述發電過程。上述發明原理很簡單，結構也不復雜,目前已申請專利，專利申請號：200910175967.2以上所述發明原理很簡單，結構也不復雜，一個中學生都可以對其一目了然。如果認定它可以大功率、高效率發電，任何人都可能心生疑竇。所以，我在意見陳述中提出了我的原理驗證裝置，驗證裝置電路圖如圖5。圖5中的電子三極管始終垂直固定于強磁場中。實驗裝置中電子三極管最理想是采用定制的特殊柵極結構的電子管，定制電子管要求的柵極的結構如圖6所示。電子管中的柵極采用三塊金屬片制成，三塊金屬片形狀、放置位置如圖6所示，三塊金屬片通過導線相互連接，連接同一個柵極電極。如果定制是基于是大功率電子管來做，本實驗裝置可實現較大的輸出功率。（實驗裝置用電子三極管的原因是想借其柵極做電子收集器，只要有合適的柵極結構，四極管也可以）實驗裝置與實際發明結構對應關系：電子管陰極對應外金屬桶發射極，電子管柵極充當收集器，電子管陽極相當于金屬內桶，實驗裝置的發電功率由柵極與陰極輸出。驗證過程：旋轉固定在磁場中的電子管達到最合適的角度位置（便于磁場穿過電子管，被柵極阻擋最小化），接通電子管加熱電路，陰極達到工作溫度后，可變電壓源從小到大逐漸提高陰、陽兩極之間的電壓，同時注視電流表b的指針是否為零，注意電流表a的讀數，當電流表b的讀數還是近似為零，電流表a的讀數達到最大時停止加電壓。輕輕旋轉磁場中的電子管達到最佳角度位置（此時電流表a的讀數達到最大，電流表b的讀數還是近似零）。開始測量：用電壓表測出加熱電路電壓Ur，用電流表測出加熱電流Ir，加熱總功率Pr=Ur*Ir，讀出輸出電路中電流表a的讀數：輸出電流Ic，就可以得到輸出功率Pc=Ic2*R。R為輸出電路中負載電阻值。發電驗證裝置熱電轉換效率：Pc/Pr。雖然實驗中可變電壓源也有電功率輸出，但由于電流值近似為零，功率也近似為零，所以將其忽略不計。無條件定制電子管者（比如我），在實驗中盡量選擇柵極結構適合接收磁場中偏轉的電子流的電子管。利用廢舊電動機的磁鐵，換用不同電子管多次實驗，我得到的熱電轉換效率在16%-25%之間。專業人員應該有更好的實驗條件，可以定制大功率電子管，使用更強的磁場，陰、陽兩極加更高電壓。我認為他們應該可以得到更高的轉換效率、更大