，該能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)包括: -光譜整形器(3)，該光譜整形器(3)具有限定流通熱傳遞區(qū)域(X)的輸入表面(3.X)； -電磁輻射發(fā)射器(2)，該電磁輻射發(fā)射器(2)被布置在所述流通熱傳遞區(qū)域(X)內(nèi)，從而實現(xiàn)表面特定燃料燃燒過程，例如將所述發(fā)射器加熱至高溫的催化轉(zhuǎn)化，所述電磁輻射發(fā)射器(2)被配置為在暴露于高溫時發(fā)射主要近紅外輻射； 其中，所述光譜整形器(3): -在暴露于高溫時被配置成針對所述電磁輻射發(fā)射器(2)所發(fā)射的第一最佳譜帶的輻射的帶通濾波器；和/或 -被配置成針對所述電磁輻射發(fā)射器(2)所發(fā)射的另外的非最佳譜帶的輻射的反射器，使得隨著輻射被朝著所述電磁輻射發(fā)射器(2)重新引導(dǎo)，所述第二非最佳譜帶輻射被重復(fù)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)， 該能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的特征在于限定所述流通熱傳遞區(qū)域(X)的所述光譜整形器(3)的所述輸入表面(3.X)被設(shè)置有催化劑涂層，以便使所述流通熱傳遞區(qū)域(X)內(nèi)的熱能載體，即燃料，與所述電磁輻射發(fā)射器(2)之間的熱傳遞最大化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)， 該能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的特征在于對近紅外輻射透明的阻隔層(3.1)，優(yōu)選地為石英阻隔層，被設(shè)置在所述熱傳遞-發(fā)射器單元(2)與所述光譜整形器(3)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項所述的能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)， 該能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的特征在于所述光譜整形器(3)包括選擇性發(fā)射器材料層，例如含稀土的層，優(yōu)選地為氧化鐿Yb2O3或鉬發(fā)射器層和/或納米結(jié)構(gòu)過濾層。
5.一種熱光伏器件(100)，該熱光伏器件(100)包括: -根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項所述的能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10);以及 -光伏電池(7)，該光伏電池(7)在所述能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的電磁輻射發(fā)射器(2)的輻射方向上與所述能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)相鄰地布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于例如真空或氣凝膠層的形式的熱傳導(dǎo)阻隔(4)被設(shè)置在所述光譜整形器(3)與所述光伏電池(7)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于光譜濾波器(5)被設(shè)置在所述光伏電池(7)與所述能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的所述光譜整形器(3)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的一項所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于主動冷卻層(6)被設(shè)置在所述光伏電池(7)與所述能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的所述光譜整形器(3)之間和/或在與所述光譜整形器(3)相反的方向上的所述光伏電池(X)的后側(cè)，其中，所述主動冷卻層(6)包括介于冷卻劑輸入(6.1)與冷卻劑輸出(6.2)之間的冷卻劑，例如水或其它冷卻劑，所述冷卻層(6)被配置為吸收由所述能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的所述光譜整形器(3)和/或所述電磁輻射發(fā)射器(2)發(fā)射的較短波長的輻射，通過熱連接為所述光伏電池(7)提供冷卻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于微通道被設(shè)置在所述冷卻層￠)中，連接所述冷卻劑輸入(6.1)和所述冷卻劑輸出(6.2)，以便改進所述冷卻層(6)的輻射吸收。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中的一項所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于所述光伏電池(7)包括針對主要近紅外輻射優(yōu)化的轉(zhuǎn)換區(qū)域(7.5)，該轉(zhuǎn)換區(qū)域(7.5)被布置在所述能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的所述光譜整形器(3)和/或所述電磁輻射發(fā)射器(2)的發(fā)射方向上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于所述光伏電池(7)包括減反射層(7.1)和反射層(7.9)，該減反射層(7.1)位于所述轉(zhuǎn)換區(qū)域(7.5)的朝著所述能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)的所述光譜整形器(3)和/或所述電磁輻射發(fā)射器(2)的所述發(fā)射方向的第一表面上，該反射層(7.9)位于所述轉(zhuǎn)換區(qū)域(7.5)的在與所述第一表面相反的方向上的第二表面上，其中，后表面電觸點(7.7)被設(shè)置在所述轉(zhuǎn)換區(qū)域(7.5)與所述反射層(7.9)之間，并且其中，前表面電觸點(7.3)被設(shè)置在所述減反射層(7.1)與所述轉(zhuǎn)換區(qū)域(7.5)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中的一項所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于該熱光伏器件(100)相對于所述電磁輻射發(fā)射器(2)在結(jié)構(gòu)上和/或功能上對稱地布置，在各個對稱方向上具有至少一個光譜整形器(3)和光伏電池(7)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于布置成十字形狀，在十字的各個方向上具有至少一個光譜整形器⑶和光伏電池(7)。
14.根據(jù)權(quán)利要求6至11中的一項所述的熱光伏器件(100)， 該熱光伏器件(100)的特征在于: -所述光譜整形器(3);和/或 -所述光伏電池(7);和/或 -所述阻隔層(3.1);和/或 -所述熱傳導(dǎo)阻隔(4);和/或 被配置成優(yōu)選地圍繞所述電磁輻射發(fā)射器(2)同軸布置的開口橢圓柱，優(yōu)選地為開口圓柱。
15.一種熱光伏系統(tǒng)(200)，該熱光伏系統(tǒng)(200)包括: -根據(jù)權(quán)利要求5至14中的一項所述的熱光伏器件(100)； -燃料源(50)，該燃料源(50)被布置為將可燃燃料混合物從所述燃料源(50)朝著所述流通熱傳遞區(qū)域(X)的輸入側(cè)(X.4)引導(dǎo)，并被配置為使得燃燒被基本上限制到所述電磁輻射發(fā)射器(2)的表面,從而使得氣相的燃料混合物的燃燒最小化。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱光伏系統(tǒng)(200)， 該熱光伏系統(tǒng)(200)的特征在于所述燃料源(50)是化學(xué)能源，其中，所述化學(xué)能載體是諸如甲醇的化石燃料。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的熱光伏系統(tǒng)(200)， 該熱光伏系統(tǒng)(200)的特征在于所述系統(tǒng)還包括余熱回收單元(55)，該余熱回收單元(55)被配置為從所述流通熱傳遞區(qū)域(X)的排放側(cè)(X.5)的排放氣體回收熱，并且將所述回收的熱反饋給所述輸入側(cè)(X.4)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中的一項所述的熱光伏系統(tǒng)(200)， 該熱光伏系統(tǒng)(200)的特征在于該熱光伏系統(tǒng)(200)被配置成便攜式能源，以同時或選擇性地: -充當從所述燃料源(50)和/或所述流通熱傳遞區(qū)域(X)提供熱輻射的熱源； -充當在所述光伏電池(7)的輸出端子處提供電能的電能源； -充當光源，所述電磁輻射發(fā)射器(2)被配置為在暴露于高溫時提供可見光譜的電磁輻射。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的熱光伏系統(tǒng)(200)， 該熱光伏系統(tǒng)(200)的特征在于該熱光伏系統(tǒng)(200)還包括冷凝器單元(60)，該冷凝器單元￠0)被配置為通過使所述流通熱傳遞區(qū)域(X)的所述排放側(cè)(2.5)的排放氣體中的蒸汽冷凝，優(yōu)選地使從作為燃料的甲醇的燃燒所得到的水蒸氣冷凝，來回收液體，因此所述熱光伏系統(tǒng)(200)還被配置成純水源。
【專利摘要】一種能量轉(zhuǎn)換和傳遞布置(10)包括：光譜整形器(3)，其具有限定流通熱傳遞區(qū)域(X)的輸入表面(3.X)；以及電磁輻射發(fā)射器(2)，其被布置在所述流通熱傳遞區(qū)域(X)內(nèi)，從而實現(xiàn)表面特定燃料燃燒過程，例如將所述發(fā)射器加熱至高溫的催化轉(zhuǎn)化，所述電磁輻射發(fā)射器(2)被配置為在暴露于高溫時發(fā)射主要近紅外輻射；其中，所述光譜整形器(3)在暴露于高溫時被配置成針對所述電磁輻射發(fā)射器(2)所發(fā)射的第一最佳譜帶的輻射的帶通濾波器；和/或被配置成針對所述電磁輻射發(fā)射器(2)所發(fā)射的另外的非最佳譜帶的輻射的反射器，使得隨著輻射被朝著所述電磁輻射發(fā)射器(2)重新引導(dǎo)，所述第二非最佳譜帶輻射被重復(fù)利用。
【IPC分類】F23D14-18, F23C13-00, F23D14-12, F23D14-16, F23M20-00, H02S10-30
【公開號】CN104641178
【申請?zhí)枴緾N201380043219
【發(fā)明人】R·霍爾茨納, U·魏德曼
【申請人】三角資源控股(瑞士)公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年8月12日
【公告號】EP2883001A1, US20150207450, WO2014026945A1