Изобретателем из Екатеринбурга Львом Николаевичем Смирновым запатентован способ прямого преобразования энергии тепла в электричество и конструкция термоэмиссионного генератора для его осуществления. Изобретение позволяет, с помощью необычной конфигурации движения потока через термоэмиссионные элементы (ТЭ), увеличить эффективность использования тепловой энергии и повысить КПД генератора до 60%.

Основные узлы термоэмиссионного генератора

Основными узлами генератора являются:

– корпус с устройством вывода отработанного теплоносителя через теплообменник;

– топка для сжигания газа, установленная в верхней части корпуса;

– форсунка для первоначальной организации движения потока теплоносителя;

– плоские термоэмиссионные элементы в виде многоэтажной батареи, горизонтально размещенные в корпусе, объединенные в электроцепь и подключенные к нагрузке проводами;

– каналы между «этажами» для прохождения потока теплоносителя.

Каждый термоэмиссионный элемент имеет эмиттер и коллектор, которые размещены внутри герметичного кожуха на небольшом расстоянии. Термоэмиссионные элементы содержат тепловые экраны и обеспечивают возможность переноса электронов через межэлектродный зазор.

Как происходит преобразование тепловой энергии в электрическую

Горячие продукты сжигания газа проникают из топки в корпус через форсунку, продвигаются по верхнему каналу в корпусе, нагревая эмиттеры ТЭ верхнего этажа. Передав тепло эмиттерам, поток охлаждается и по верхнему обводному каналу движется обратно, ко входу второго канала. Благодаря теплоизоляции обратный ход не сопровождается потерей энергии. Проходя по второму каналу, поток отдает тепло эмиттерам второго этажа и охлаждает коллекторы верхнего этажа ТЭ (отбирает тепло, излучаемое эмиттерами верхнего этажа). С выхода второго зазора между этажами батареи поток, через обводной канал, попадает на третий этаж. Повторяя работу цикла, теплоноситель приходит к самому нижнему этажу охлажденным и больше не используется для преобразования в электричество. Однако, при помощи теплообменника, он может быть применен для подогрева воды системы отопления.

Для оптимальной работы генератора количество ТЭ на этажах батареи подбирают из расчета, что на выходе каждого канала (межэтажного зазора) температура потока снижается до такого уровня, чтобы обеспечивать максимальную эмиссию на каждом этаже. Варьировать эмиссией электронов можно изменяя площадь поверхности эмиттеров.