技术领域

本发明涉及发电技术领域， 特别是涉及一种自然热能转换存储装置。 背景技术

随着科学技术的不断发展， 各行各业对能源的需求日益迫切。 目前， 大 部分的发电系统还停留在利用煤炭等相对传统 的方式进行发电， 一方面煤炭 资源有限， 满足不了大功率的发电需求， 另一方便， 利用煤炭发电加重了对 自然环境的污染和破坏， 不利于环保

近几年来， 利用风能、 水力、 核能等发电技术逐步发展开来， 但这些发 电技术能耗大， 耗资巨大且非常容易受到自然外界环境的影响 ， 导致其发电 量受到一定的限制， 满足不了今后各行各业对电能的需求。 发明内容

(一） 要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的发电装 置耗能大、 成本昂贵、 不 利于环保且发电量有限等缺陷。

(二） 技术方案

为了解决上述技术问题， 本发明提供一种自然热能转换存储装置， 包括： 热能传输系统、 能量转换装置、 能量储存装置；

所述热能传输系统， 用于将热能通过能量吸收扩展装置进行大范围 的收 集， 然后传递到热管或超导热管的受热端； 在通过热管或超导热管将热能传 递到能量转换装置上， 将热能转换为电能；

所述能量转换装置， 用于将热能传输系统釆集到的热能转换成电能 ， 然 后将产生的电能存储到能量储存装置中， 所述能量转换装置于真空箱体中， 由正电极， 半导体材料、 负电极、 导体与半导体材料构成的镶嵌结构及附属 结构构成的利用自然热能转换为电能的装置； 所述的能量装换装置的模块数 量至少为一个；

所述能量储存装置， 用于存储能量转换装置装换的电能。 确认本 进一步地， 所述热能传输系统包括能量吸收扩展装置、 热管或超导热管 及附属支撑结构构成， 热管或超导热管的一端与能量吸收扩展装置相 连， 能 量吸收扩展装置与外界环境热源相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外 界的热能通过超导热管传输到由正电极、 半导体材料材料、 负电极、 导体与 半导体材料构成的镶嵌结构构成的能量转换装 置中。

进一步地， 所述能量转换装置由真空箱体、 真空环境、 正电极， 半导体 材料、 负电极、 导体与半导体材料构成的镶嵌结构及附属结构 构成的能量转 化装置模块组成；

其中， 真空箱体位于整个装'置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固定 支撑内部的装置， 为内部的真空环境提供技术支持， 在真空箱体内所有的空 间为真空环境，

其中， 正电极的一侧与半导体材料紧密细致无缝的结 合在一体， 另一侧 通过输电线路与能量存储装置相连接， 正电极由高导电率的导体材料构成， 其形状为片状、 层状或不规则形状、 不定型形状， 其形态为固态、 液态或等 离子态， 正电极与半导体材料和负极组成的镶嵌结构不 连通， 同时正电极与 半导体材料接触部分的表面积要小于或远远小 于负电极与半导体材料接触部 分的表面积；

正电极与半导体材料接触部分指正电极与半导 体材料紧密细致无缝结合 的部分； 所述负电极与半导体材料接触部分指负电极与 半导体材料紧密细致 无缝结合的部分；

其中， 半导体材料一侧与正电极紧密细致无缝的结合 在一体， 另一侧与 负电极紧密细致无缝的结合在一体， 同时半导体材料与负电极之间以镶嵌的 结构结合在一体， 半导体材料其形状为片状、 层状、 不规则形状或不定型形 状， 其形态为固态、 液态或等离子态；

其中， 负电极一侧与半导体材料紧密细致无缝的结合 在一体， 同时半导 体材料与负电极之问以镶嵌的结构结合在一体 ， 另一侧通过输电线路与能量 存储装置相连接， 负电极由导电率高的导体材料构成， 其形状为片状， 层状， 不规则形状或不定型形状， 其形态为固态、 液态、 等离子态， 负电极与半导 体材料和负极组成的镶嵌结构是连通的， 可将半导体材料受热激发后产生的 电子迅速的导走， 形成电流；

其中负极与半导体材料构成的镶嵌结构是一种 超微结构， 所述超微结构 包括纳米级的超微结构 l nm- 100nm和微米级的超微结构 0.1 μ ηι-10 μ ΐΏ , 所 述镶嵌是互相的，包括负极镶嵌到半导体材料 中或半导体镶嵌到负极材料中。

进一步地， 所述镶嵌结构包括规则整齐方式， 所述规则整齐方式分别为 纵向或横向的宽度为超微级， 高度也为超微级， 间距为超微级的凸体镶嵌到 半导体材料中； 或者，

布满直径为超微级， 高度为超微级， 距离为超微级的柱状结构镶嵌到半 导体材料中； 或者，

布满直径为超微级， 深度为超微级， 距离为超微级的腔体结构镶嵌到半 导体材料中； 或者，

以超微级宽乘以超微级长， 深度为超微级， 距离为超微级立方体结构的 腔体结构镶嵌到半导体材料中；

以超微级长乘以超微级宽， 凸出高度为超微级， 距离为超微级立方体结 构的腔体结构镶嵌到半导体材料中；

镶嵌结构包括类 （类似于） 生物体小肠绒毛膜结构， 即负极如同小肠绒 毛膜镶嵌到半导体材料如同食糜中的结构；

镶嵌结构包括不规则方式， 分别为负极浸入到半导体材料中， 或负极溶 解到半导体材料中， 负电极同时也通过输电线路与能量存储装置的 负极相连 接。

进一步地， 所述能量转换装置由真空箱体、 真空环境、 导体材料、 半导 体材料、 吸热热管或超导热管、 散热热管或超导热管构成；

其中， 真空箱体位于整个装置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固定 支撑内部的能量转换装置、 固定高温端的吸取热能的热管或超导热管、 低温 端的散热的热管或超导热管， 为内部的真空环境提供技术支持， 在真空箱体 内所有的空间为真空环境， 由导体材料和镶嵌或掺杂在导体材料中的半导 体 材料组成本发明创新的能量转换装置， 吸取热能的热管或超导热管的吸热端 与热源相连， 吸取热能的热管或超导热管的散热端与能连转 换装置的高温端 相连接， 高温端与能量转换装置的一个侧面相连接从而 将热源的热能通过热 管或超导热管传送到能量转装置中、 低温端与能量转换装置的一个侧面相连 接， 散热的热管或超导热管的吸热端与低温端相连 接， 散热端与低温热源相 连， 将能量转换装置高温端传递过来的热能传送到 低温热源， 从而保持高温 端与低温端保持一个相应的温度差， 与高温端相连接的导体材料与输电线路 接通， 为本发明装置的正极， 与低温端相连接的导体材料与输电线路接通， 为本发明装置的负极， 通过输电线路将能量转换装置产生的电能传送 到能量 存储装置中；

其中， 将半导体材料镶嵌或掺杂到导体中， 可以将半导体材料的原子彼 此间隔的镶嵌或掺杂到导体中， 也可以将半导体材料的原子彼此连接在一起 的镶嵌到导体中， 半导体受热激发产生电子-空穴对， 而将分离的自由电子则 直接通过静电场的作用下定向的进入负极， 这样电子空穴对的分离则不再受 半导体中载流子密度的影响；

其中负极与导体材料连接在一体， 正极与半导体材料连接在一体， 但与 导体材料不接触联通。

进一步地， 所述能量转换装置包括由真空箱体、 真空环境、 输电线路、 能量存储装置、 高温端、 低温端、 半导体材料或半导体原子、 掺杂材料或掺 杂原子、 导体材料或导体原子、 电极。

其中， 其中真空箱体位于整个装置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于 固定支撑内部的能量转换装置和固定高温端的 吸取热能的热管或超导热管、 固定低温端的散热的热管或超导热管， 为内部的真空环境提供技术支持， 在 真空箱体内所有的空间为真空环境， 由半导体材料或半导体原子、 掺杂材料 或掺杂原子、 导体材料或导体原子、 电极组成的本发明创新的能量转换装置， 吸取热能的热管或超导热管的吸热端与热源相 连， 吸取热能的热管或超导热 管的散热端与能连转换装置的高温端相连接， 高温端与能量转换装置的一个 恻面相连接从而将热源的热能通过热管或超导 热管传送到能量转装置中、 低 温端与能量转换装置的一个侧面相连接， 散热的热管或超导热管的吸热端与 低温端相连接将， 散热端与低温热源相连， 将能量转换装置高温端传递过来 的热能传送到低温热源， 从而保持高温端与低温端保持一个相应的温度 差， 与高温端相连接的电极与输电线路接通， 为本发明装置的正极， 与低温端相 连接的导体材料与输电线路接通， 为本发明装置的负极， 通过输电线路将能 量转换装置产生的电能传送到能量存储装置中 。

能量装换装置的结构为： 半导体材料作为整个能量转换装置的框架平台 ， 在其中渗入适当掺杂材料或掺杂原子， 由于杂质原子提供导电载流子， 使材 料的电阻率大为降低， 使之具有掺杂半导体的功能； 在该结构的基础上， 再 在其中掺杂入导体材料或导体原子， 导体材料或导体原子为彼此间隔的掺杂 .· 到掺杂半导体结构中或由导体材料原子组成的 各种不同结构镶嵌到掺杂半导 体结抅中， 组成能量装换装置；

其中， 对于能量装换装置的正负电极的区分一般为高 温端为正极， 低温 端为负极， 正电极、 负电极都是与半导体材料连接在一起， 但正电极与负电 极不直接接触， 但负极可以与摻杂到半导体中的导体相接通； 正电极与负电 极不同时与掺杂到半导体中的导体相接通。

进一步地， 所述导体材料为固体、 液体、 气体或等离子体； 所述半导体 材料为固体、 液体、 气体或等离子体。

进一步地， 所述能量储存装置由输电线路、 能量存储装置、 电容器或超 级电容器、 新型飞轮储能电池、 其他储能电池等构成。 能量转换装置的正电 极、 负电极通过输电线路与能量储存装置连接， 将能量转换装置产生的电能 存储到能量存储装置中， 输电线路的一端与正、 负电极相连接， 另一端与电 容器或超级电容器相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器或 超 级电容器中， 然后将电容器或超级电容器中的电能通过放电 再存储到储能电 池中。

进一步地， 所述电容器与能量转换装置的之间设有保护电 路。

进一步地， 在超级电容与储能电池之间设有保护电路。

进一步地， 热源包括太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠或其 他自然界的热能， 也包括工、 农业及其他各个行业生产产生的热能， 余热， 废热， 也包括人类生活产生的热能， 余热， 废热。

(三） 有益效果

上述技术方案具有如下优点： 本发明提供的自然热能转换存储装置， 通 过收集该装置附近的热能并且结合改变半导体 的内部形态的配合， 将热能高 效地转换成电能， 操作方便、 发电量大且非常环保。

附图说明

图 1是本发明实施例提供的单板型自然热能超导� �电装置的示意图； 图 2是本发明实施例提供的单板型自然热能超导� �电装置的示意图； 图 3是本发明实施例提供的单板型自然热能发电� �置的示意图； .' 图 4是本发明实施例提供的单板型自然热能超导� �电装置的示意图； 图 5是本发明实施例提供的符合双板型自然热能� �电装置的示意图 图 6是本发明实施例提供的符合双板型自然热能� �导热管发电装置的示 意图；

图 7 是本发明实施例提供的符合双板型自然热能热 管发电装置的示意 图；

图 8是本发明实施例提供的符合镶嵌结构的示意� �；

图 9是本发明实施例提供的符合多板型自然热能� �电装置的示意图； 图 1 0是本发明实施例提供的符合多板型自然热能� �管发电装置的示意 图；

图 1 1是本发明实施例提供的符合多板型自然热能� �导热管发电装置的示 意图；

图 1 2是本发明实施例提供的符合多板型自然热能� �导热管发电装置的示 意图；

图】 3是本发明实施例提供的符合多板型自然热能� �导热管发电装置的示 意图；

图 14是本发明实施例提供的符合半导体中电子-空 穴对产生模式图的示 意图；

图 1 5是本发明实施例提供的符合正负极的各种镶� �结构 - 1的示意图； 图 16是本发明实施例提供的符合正负极的各种镶� ��结构 -2的示意图； 图 17是本发明实施例提供的符合正负极的各种镶� ��结构 -3的示意图； 图 18是本发明实施例提供的符合正负极的各种镶� ��结构 -4的示意图； 图 19是本发明实施例提供的符合能量存储装置的� ��意图；

图 20是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 -1的示意图；

图 21是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 -2的示意图；

图 22是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 -3的示意图；

图 23是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 -4的示意图；

图 24是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 -5的示意图； ' 图 25是本发明实施例提供的符合新型温差发电-能 量装换装置的掺杂结 构的示意图；

图 26是本发明实施例提供的符合新型温差发电 -太阳能热发电】的示意 图；

图 27是本发明实施例提供的符合新型温差发电 -太阳能热发电 2的示意 图;

图 28是本发明实施例提供的符合新型温差发电-沙 漠太阳能蓄热发电的 示意图；

图 29是本发明实施例提供的符合新型温差发电-地 热发电的示意图； 图 30是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-能量装换装置的掺杂结 构的示意图；

图 31是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-太阳能热发电 1的示意 图；

图 32是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-太阳能热发电 2的示意 图；

图 33是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-沙漠太阳能蓄热发电的 图 34是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-地热发电的示意图; 图 35是温差发电原理示意。 具体实施方式

下面结合附图和实施例， 对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。 以下实施例用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。

本实施例中的热源包括太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠或 其他自然界的热能， 也包括工、 农业及其他各个行业生产产生的热能， 余热, 废热， 也包括人类生活产生的热能， 余热， 废热。

图】是本发明实施例提供的单板型自然热能超 导发电装置的示意图，其中 包括真空箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 超导热管 6、 半 导体镶嵌结构 7、 输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容或超级电容 22、 保护电 路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中， 真空箱体】位于整个装置的最外层， 为一 个密闭的箱体，用于固定支撑内部的装置，为 内部的真空环境 2提供技术支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2, 正电极 3以表面光滑平整的一侧与半 导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术印刷到半导 体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧，正电极 3同时也通过输电线路 20与能量 存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构 镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶嵌结抅 7可设置为三种结构供选择： 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置五种不同的 镶嵌结构 7供选 择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μιη, 高度 Ο.ΐ μιη, 间距 0.1 μιη的凸体镶嵌 到半导体材料 4中， ②布满直径为 0.】 μπι， 高度为 Ο.ΐ μηι, 距离为 0J微米的 柱状结抅镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ③布满直径为 Ο.ΐ μηι, 深度为 0.1 μιη, 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌（插入）到半导体材料 4中， ④以 Ο.ΐ μιη X 0.1微米，深度为 0J μηι， 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌（插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μΓηχΟ.Ι微米， 凸出高度为 Ο.ΐ μιη, 距离为 0.1微 米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 以上数字 0.1微米 为本发明所述数字范围的一种， 该数字可以是 OJnm-1微米的任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜（负极 5)镶嵌到食糜 （半导体材料 4) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛 （负极 5) 浸入到水 （半导 体材料 4 ) 中， 或者纤维素 （负极 5 ) 溶解到水 （半导体材料 4 ) 中， 负电极 4 同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置， 能量转换装置固定在真空箱体内， 能量转换装置与 真空箱体之间的空间为真空环境 2。

超导热管 6的一端与外界环境相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外 界的热能通过超导热管 6传输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌 结构 7等结合构成的能量转换装置中。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过超导热管 6将热能传 输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转 换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带中的部分电子会 越过禁带进入能量较高的空带， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一 个电子后形成一个带正电的空位， 称为空穴。 导带中的电子和价带中的空穴 合称电子-空穴对。 在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到 动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的 电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子 -空穴对的产生和复 合是同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就是打破这种平 衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对迅速的分离， 电子集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由正电极 3和负电 极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接，将能量转换装置产 生的电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置与电容器 （超级 电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器 （超级电容 器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发 明创新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生 的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能 量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一 个保护电路 23， 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为 了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超 级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23， 如 二极管等。

而作为传统的半导体温差发电技术原理为： 图 35是温差发电原理示意， 该装置可利用温差直接产生电能。 在 P型 (N型)半导体中， 由于热激发作用较 强， 高温端的空穴（电子)浓度比低温端大， 在这种浓度梯度的驱动下， 空穴 (电 子)由于热扩散作用， 会从高温端向低温端扩散， 从而形成一种电势差， 这就 是温差发电的原理。 要满足这种发电技术的要求， 必须要有 P型 (N型)半导体 结构， 必须要有固定的高温端和低温端（也就是高温 到低温的温度梯度）， 等 等限制， 并且目前温差发电技术的研究基本都是利用地 热、 太阳能、 海洋能 等高于环境温度的低品位热能方面。 因此对于上述的这种温度梯度 （自然界 的温度梯度）是无法进行吸收传导转化的。

有了温度梯度以后， 如何才能更高效率的进行温差发电（热电转换 ）， 而 在这一方面目前的温差发电装置根本做不到， 由于目前所用的材料多为掺杂 半导体材料即 P型 (N型)半导体， 半导体通过掺杂技术的处理后， 会提高其内 部的载流子数量， 同时会降低其电阻率， 但这种改变是有限的， 其内部载流 子的数量最多为导体中的 20%， 这种结构只能将热激发产生的电子-空穴对中 不到 20%的分离， 因此其热电转化只能达到 5- 1 0%, 还需要将半导体受热激发 产生的电子-空穴对分离， 而本发明创新技术在这一方面找到了突破口， 即只 利用半导体 4受热激发产生电子-空穴对， 而将分离的自由电子则直接通过静 电场的作用下定向的进入本发明创新装置的负 极材料 5中，这样电子空穴对的 分离则不再受半导体 4中载流子密度的影响， 包括极低的温度、 极小的温差、 方向变化的温差等的影响， 只要稍有温差就可以高效、 迅速的大量的捕获、 吸取、 转换为电能。 因此利用本发明创新技术可使热电转化达到 50%以上， 电流密度可达到 900A/cm ² 以上。 随着技术的进一步发展， 可以将热电转化达 到 90%以上。 电流密度可达到 1000 A/cm ² 以上。

对于有半导体材料 4与负电极 5之间的镶嵌结构见各种镶嵌结构图 1、各种 镶嵌结构图 2、 各种镶嵌结构图 3、 各种镶嵌结构图 4、 各种镶嵌结构图 5。 图 2是本发明实施例提供的单板型自然热能超导� �电装置的示意图，其中 包括真空箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 超导热管 6、 半 导体镶嵌结构 7、 能量吸收扩展装置 9、 输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容 (超级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中真空箱体 1位于整 个装置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固定支撑内部的装置， 为内部的 真空环境 2提供技术支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2， 正电极 3 以表面光滑平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体，也可以将正极 3通过印刷技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧， 正电极 3同 时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负 极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶嵌结构 7可 设置为三种结构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置 五种不同的镶嵌结构 7供选择，①是纵向或横向的宽度为 0.1 μιη,高度 0.1 μηι， 间距 0.1 μιη的凸体镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 Ο.ΐ μηι, 高度为 0.1 m, 距离为 0.1微米的柱状结构镶嵌 （插入）到半导体材料 4中， ③布满直径 为 Ο.Ι μΓη, 深度为 O.l ym, 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体 材料 4中， ④以 0.1 μηΊ χ Ο.Ι微米， 深度为 Ο.ΐ μ ιη, 距离为 0.1微米立方体结构 的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μηι χ θ.1微米， 凸出高 度为 Ο.ΐ μιη, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材 料 4中。以上数字 0.】微米为本发明所述数字范围的一种，该数� ��可以是 0Jnm-l 微米的任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 （负极 5 ) 镶嵌到食糜 （半导体材料 4) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛 (负极 5 ) 浸入到水 （半导体材料 4) 中， 或者纤维素 （负极 5 )溶解到水 （半 导体材料 4) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相 连接。 ·

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置， 能量转换装置固定在真空箱体内， 能量转换装置与 真空箱体之间的空间为真空环境 2。

超导热管 6的一端与能量吸收扩展装置 9相连， 能量吸收扩展装置 9与外界 环境相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外界的热能通过超导热管 6传输 到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换 装置中。 其中能量吸收扩展装置 9， 该装置将发电装置周围的热能通过其放射 性的特点， 将发电装置周围 （太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠 等）的热能通过能量吸收扩展装置 9的进行大范围的收集， 然后传递到热管或 超导热管 6的受 （加）热端。 从而将热能通传递到能量转换装置， 将热能转换 为电能。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过能量吸收扩展装置 9 将发电装置周围 （太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠等） 的热能 通过大范围快速的收集， 然后传递到与能量吸收扩展装置 9相连接的超导热管 6将热能传输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极负电极 5通过镶嵌结构 7等结 合构成的能量转换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带 中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带 ， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位 ， 称为空穴。 导带中的电子和 价带中的空穴合称电子-空穴对。 在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同 时存在并达到动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子 -空穴 对的产生和复合是同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就 是打破这种平衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对 迅速的分离， 电子集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由 正电极 3和负电极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3 及输电线路 20、 负电极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接， 将 能量转换装置产生的电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置 与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电 容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放 电再存储到本发明创新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路 中为了防止产生的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装 置充电， 造成能量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换 装置的之间有一个保护电路 23, 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的 电压较低时， 为了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生 影响， 可以在超级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个 保护电路 23， 如二极管等。 图 3是本发明实施例提供的单板型自然热能发电� �置的示意图

其中包括正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 半导体镶嵌结构 7输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容 （超级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中正电极 3以表面光滑平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一 侧， 正电极 3同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负 极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这 种镶嵌结构 7可设置为三种结构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础 平台上又可设置五种不同的镶嵌结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μιη, 高度 0.1 μπ！， 间距 0.1 μ m的凸体镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 0.1 μιη, 高度为 Ο.Ι μΓη, 距离为 0.1微米的柱状结构镶嵌 （插入） 到半导体材 料 4中， ③布满直径为 Ο.ΐ μιη, 深度为 Ο.ΐ μιη, 距离为 0.1微米的腔体结构镶 嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ④以 0.1 μι χθ.ΐ微米， 深度为 Ο.ΐ μιη, 距离 为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μ mxO.l微米， 凸出高度为 Ο.Ι μΓη, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 (插入） 到半导体材料 4中。 以上数字 0.1微米为本发明所述数字范围的一种， 该数字可以是 O.lnm-Ι微米的任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即 小肠绒毛膜（负极 5)镶嵌到食糜 （半导体材料 4) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛 （负极 5) 浸入到水 （半导体材料 4) 中， 或者纤维素 （负 极 5)溶解到水（半导体材料 4) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存 储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置， 能量转换装置暴露在外界环境中。 外界环境中的热能通过自由扩散传导到由正电 极 3、 半导体材料 4、 负电 极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换装置中。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过自由扩散传导到由正 电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后，价带中的部分电子会越过禁带� � 入能量较高的空带， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一个电子后形 成一个带正电的空位， 称为空穴。 导带中的电子和价带中的空穴合称电子-空 穴对。 在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动� �平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度 温度升高时，将产生更多的电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子-空穴对的产生和复� �是同时存 在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就是打破这种平衡， 电子-空 穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对迅速的分离， 电子集中在 一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由正电极 3和负电极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电极 5及 输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接， 将能量转换装置产生的电能 存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器（ 超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发明创新的新 型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生的电压低于 超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能量损耗及能 量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一个保护电路 23 , 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为了防止飞轮 储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超级电容 22与 飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23 , 如二极管等。

图 4是本发明实施例提供的单板型自然热能超导� �电装置的示意图； 其中 包括真空箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 超导热管 6、 半 导体镶嵌结构 7、 能量吸收装置装置 9、 制冷环境 1 1、 制冷装置 12、 输电线路 20、 能量存储装置 2】、 电容 （超级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电 池 25。 其中制冷装置】2位于真空箱体 1的外部， 与真空箱体 1之间形成制冷环 境 11， 制冷环境 11， 可使温差现象更加明显持续， 保持能量转换装置处的低 温环境， 使能量转换的条件更加明显， 温度差的范围增大。 真空箱体 1为一个 密闭的箱体， 用于固定支撑内部的装置， 为内部的真空环境 2提供技术支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2， 正电极 3以表面光滑平整的一侧与半 导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术印刷到半导 体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧，正电极 3同时也通过输电线路 20与能量 存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构 镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5钓这种镶嵌结构 7可设置为三种结构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置五种不同的 镶嵌结构 7供选 择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μ ΐΏ, 高度 Ο.ΐ μηι, 间距 0.1 μπι的凸体镶嵌 到半导体材料 4中， ②布满直径为 Ο.ΐ μπι, 高度为 0.】 μπ!, 距离为 0.1微米的 柱状结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ③布满直径为 Ο.ΐ μιη, 深度为 0.1 ιη, 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌（插入）到半导体材料 4中， ④以 Ο.ΐ μηι X 0.1微米，深度为 0.1 μ πι, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌（插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μπιχθ.1微米， 凸出高度为 Ο.Ι μΐΏ, 距离为 0.1微 米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 以上数字 0.1微米 为本发明所述数字范围的一种， 该数字可以是 O.lnm-1微米的任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 （负极 5)镶嵌到食糜 （半导体材料 4 ) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛 （负极 5) 浸入到水 （半导 体材料 4) 中， 或者纤维素 （负极 5) 溶解到水 （半导体材料 4) 中， 负电极 4 同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置， 能量转换装置固定在真空箱体内， 能量转换装置与 真空箱体之间的空间为真空环境 2。

超导热管 6的一端与能量吸收扩展装置 9相连， 能量吸收扩展装置 9与外界 环境相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外界的热能通过超导热管 6传输 到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换 装置中。 其中能量吸收扩展装置 9， 该装置将发电装置周围的热能通过其放射 性的特点， 将发电装置周围 （太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠 等）的热能通过能量吸收扩展装置 9的进行大范围的收集， 然后传递到热管或 超导热管 6的受 （加）热端。 从而将热能通传递到能量转换装置， 将热能转换 为电能。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过能量吸收扩展装置 9 将发电装置周围 （太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠等） 的热能 通过大范围快速的收集， 然后传递到与能量吸收扩展装置 9相连接的超导热管 6将热能传输到由正电极 、 半导体材料 4、 负电极负电极 5通过镶嵌结构 7等结 合构成的能量转换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带 中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带 ， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位 ， 称为空穴。 导带中的电子和 价带中的空穴合称电子-空穴对。 在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同 时存在并达到动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子 -空穴 对的产生和复合是同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就 是打破这种平衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对 迅速的分离， 电子集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由 正电极 3和负电极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3 及输电线路 20、 负电极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接， 将 能量转换装置产生的电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置 与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电 容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放 电再存储到本发明创新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路 中为了防止产生的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装 置充电， 造成能量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换 装置的之间有一个保护电路 23 , 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的 电压较低时， 为了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生 影响， 可以在超级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个 保护电路 23, 如二极管等。

图 5是本发明实施例提供的符合双板型自然热能� �电装置的示意图，其中 包括正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 半导体镶嵌结构 7输电线路 20、 能量存储 装置 21、 电容 （超级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中正 电极 3以表面光滑平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以 将正极 3通过印刷技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧， 正电 极 3同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一 侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶嵌结 构 7可设置为三种结构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又 可设置五种不同的镶嵌结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μιη, 高度 0.1 μιη, 间距 0.1 μιη的凸体镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 0.1 μ m, 高 度为 0.】 μπι， 距离为 0.1微米的柱状结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ③ 布满直径为 Ο.ΐ μηι, 深度为 Ο.ΐ μιη, 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ④以 0.1 μηιχθ.ΐ微米， 深度为 Ο.ΐ μπι, 距离为 0.1微米立 方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μιηχθ.ΐ微米， 凸出高度为 Ο.ΐ μιη, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半 导体材料 4中。 以上数字 0.1微米为本发明所述数字范围的一种， 该数字可以 是 O.lnm-1微米的任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 (负极 5)镶嵌到食糜 （半导体材料 4) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔 头上的毛 （负极 5)浸入到水 （半导体材料 4) 中， 或者纤维素 （负极 5) 溶解 到水 （半导体材料 4) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21 的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置的单元结构， 然后由两层单元结构有序的进行排列组 成能量转换装置， 能量转换装置暴露在外界环境中。

外界环境中的热能通过自由扩散传导到由正电 极 3、 半导体材料 4、 负电 极 5通过镶嵌结构 7等结合构成能量转换装置中。 本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过自由扩散传导到由正 电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后，价带中的部分电子会越过禁带� � 入能量较高的空带， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一个电子后形 成一个带正电的空位， 称为空穴。 导带中的电子和价带中的空穴合称电子-空 穴对。 在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动� �平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。温度升高 时，将产生更多的电子-空穴对, 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子-空穴对的产生和复� �是同时存 在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就是打破这种平衡， 电子-空 穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对迅速的分离， 电子集中在 一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由正电极 3和负电极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电极 5及 输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接， 将能量转换装置产生的电能 存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器（ 超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发明创新的新 型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生的电压低于 超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能量损耗及能 量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一个保护电路 23 , 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为了防止飞轮 储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超级电容 22与 飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23， 如二极管等。

图 6是本发明实施例提供的符合双板型自然热能� �导热管发电装置的示 意图， 本发明实施例包括真空箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电 极 5、 超导热管 6、 半导体镶嵌结构 7输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容（超 级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中真空箱体 1位于整个装 置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固定支撑内部的装置， 为内部的真空 环境 2提供技术支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2， 正电极 3以表面 光滑平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过 印刷技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧， 正电极 3同时也通 过输电线路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负极 5的 一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中，负极 5的这种镶嵌结构 7可设置为 三种结构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置五种不 同的镶嵌结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μιη, 高度 0.1 μπι， 间距 0.1 μιη的凸体镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 Ο.ΐ μπι, 高度为 Ο.ΐ μηι, 距离为 0.1微米的柱状结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ③布满直径为 0.1 m, 深度.为 Ο.ΐ μη , 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌（插入）到半导体材料 4 中， ④以 0.1 μιηχθ.ΐ微米， 深度为 Ο.ΐ μηι, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体 结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μιηχθ.1微米， 凸出高度为 0.1 Mm, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 以上数字 0.1微米为本发明所述数字范围的一种，该数字 可以是 O.lnm-1微米的 任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 （负极 5) 镶嵌到 食糜 （半导体材料 4) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛（负极 5) 浸入到水（半导体材料 4)中， 或者纤维素（负极 5)溶解到水（半导体材料 4) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结抅 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置的单元结构， 然后由两层该单元结构有序的进行排列 组成能量转换装置， 能量转换装置固定在真空箱体内， 能量转换装置与真空 箱体之间的空间为真空环境 2。

超导热管 6的一端与外界环境相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外 界的热能通过超导热管 6传输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌 结构 7等结合构成的能量转换装置中。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过超导热管 6将热能传 输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转 换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带中的部分电子会 越过禁带进入能量较高的空带， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一 个电子后形成一个带正电的空位， 称为空穴。 导带中的电子和价带中的空穴 合称电子-空穴对。在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到 动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的 电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子 -空穴对的产生和复 合是同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就是打破这种平 衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对迅速的分离， 电子集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由正电极 3和负电 极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接，将能量转换装置产 生的电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置与电容器 （超级 电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器 （超级电容 器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发 明创新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生 的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能 量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一 个保护电路 23， 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为 了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超 级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23 , 如 二极管等。

图 7是本发明实施例提供的符合双板型自然热能� �管发电装置的示意图， 本发明实施例包括真空箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 热 管 6、 半导体镶嵌结构 7输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容 （超级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中真空箱体 1位于整个装置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固定支撑内部的装置， 为内部的真空环境 2提供技术 支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2 , 正电极 3以表面光滑平整的一 侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术印刷 到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧， 正电极 3同时也通过输电线路 20 与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不 同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶嵌结构 7可设置为三种结构供选 择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置五种不同的 镶嵌结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μΐΏ, 高度 0.1 μιη， 间距 Ο.ΐ μπι的凸体 镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 Ο.ΐ μηι, 高度为 Ο.ΐ μ ιη, 距离为 0.1微 米的柱状结构镶嵌（插入）到半导体材料 4中， ③布满直径为 Ο.Ι μΐΏ, 深度为 Ο.ΐ μ ηι, 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ④以 0.1 μ m χ 0.1微米，深度为 0.1 μ m,距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌（插 入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μ ηι χ θ.1微米， 凸出高度为 Ο.ΐ μ ιη, 距离为 0,1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 以上数字 0.1 微米为本发明所述数字范围的一种， 该数字可以是 O.lnm-1微米的任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 （负极 5) 镶嵌到食糜 （半导 体材料 4) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛 （负极 5)浸入到水 (半导体材料 4) 中， 或者纤维素 （负极 5) 溶解到水 （半导体材料 4) 中， 负 电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置的单元结构， 然后由两层该单元结构有序的进行排列 组成能量转换装置， 能量转换装置固定在真空箱体内， 能量转换装置与真空 箱体之间的空间为真空环境 2。

热管 6的一端与外界环境相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外界的 热能通过热管 6传输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结 合构成的能量转换装置中。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过热管 6将热能传输到 由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换装 置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带中的部分电子会越过 禁带进入能量较高的空带， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一个电 子后形成一个带正电的空位， 称为空穴。 导带中的电子和价带中的空穴合称 电子-空穴对。在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动� � 平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的电子- 空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子-空穴对的产生和复� �是 同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就是打破这种平衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对迅速的分离， 电子 集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由正电极 3和负电极 5 收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电 极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接，将能量转换装置产生的 电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置与电容器 （超级电容 器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发明创 新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生的电 压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能量损 耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一个保 护电路 23 , 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为了防 止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超级电 容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23 , 如二极 管等。

图 8是本发明实施例提供的符合镶嵌结构的示意� �； 图 9是本发明实施例 提供的符合多板型自然热能发电装置的示意图 ， 本发明实施例包括正电极 3、 半导体 4、负电极 5、半导体镶嵌结构 7输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容（超 级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中正电极 3以表面光滑平 整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技 术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧，正电极 3同时也通过输电 线路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以 各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶嵌结构 7可设置为三种结 构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置五种不同的 镶 嵌结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μ πι， 高度 0.〗 μ ιη, 间距 Ο. Ι μ ηΊ 的凸体镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 Ο. ΐ μ πι, 高度为 Ο.ΐ μ ιη, 距离为 0.1微米的柱状结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ③布满直径为 Ο. ΐ μ ηι , 深度为 Ο. Ι μ πΊ , 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ④以 0.1 μ ηι χ θ.1微米， 深度为 Ο. ΐ μ πι, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构 镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μ ηι χ θ.1微米， 凸出高度为 Ο.ΐ μ ηι, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 以上 数字 0.1微米为本发明所述数字范围的一种，该数字 可以是 O. lnm-Ι微米的任一 数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 （负极 5 ) 镶嵌到食糜 (半导体材料 4 ) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛 （负极 5 ) 浸 入到水 （半导体材料 4 ) 中， 或者纤维素 （负极 5 ) 溶解到水 （半导体材料 4 ) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置的单元结构， 然后由多层单元结构有序的进行排列组 成能量转换装置， 能量转换装置暴露在外界环境中。

外界环境中的热能通过自由扩散传导到由正电 极 3、 半导体材料 4、 负电 极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的多层单元结构有序的进行排列� �成能量转换 装置中。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过自由扩散传导到由正 电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的多层单元结构有 序的进行排列组成的能量转换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激 发后， 价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的 空带， 空带中存在电子 后成为导带， 价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位 ， 称为空穴。 导 带中的电子和价带中的空穴合称电子-空穴对� � 在一定温度下， 电子-空穴对的 产生和复合同时存在并达到动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温 度下电子-空穴对的产生和复合是同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明 创新的装置就是打破这种平衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生 的电子-空穴对迅速的分离， 电子集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的 电了和空穴由正电极 3和负电极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负 极相连接， 将能量转换装置产生的电能存储到能量存储装 置 21中， 可以先将 能量转换装置与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的 电能存储到电容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中 的电能通过放电再存储到本发明创新的新型飞 轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22 向能量转换装置充电， 造成能量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一个保护电路 23， 如需要接肖特基二极管。 当超 级电容器 22的电压较低时， 为了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超 级电容 22产生影响， 可以在超级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25 之间也接一个保护电路 23, 如二极管等。

图 10是本发明实施例提供的符合多板型自然热能� ��管发电装置的示意 图；

本发明实施例包括真空箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 热管 6、 半导体镶嵌结构 7输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容 （超级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中真空箱体 1位于整个装置的最外 层， 为一个密闭的箱体， 用于固定支撑内部的装置， 为内部的真空环境 2提供 技术支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2， 正电极 3以表面光滑平整 的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术 印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧，正电极 3同时也通过输电线 路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各 种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶嵌结构 7可设置为三种结构 供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置五种不同的 镶嵌 结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μ πΊ， 高度 0.】 μ ηι， 间距 Ο.ΐ μ ηι的 凸体镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 Ο.ΐ μ ηι, 高度为 Ο.ΐ μ ηι, 距离为 0J 微米的柱状结构镶嵌（插入）到半导体材料 4中， ③布满直径为 Ο.ΐ μ ιη, 深度 为 0.1 μιπ， 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ④以 0.1 μ ηι χ θ.1微米， 深度为 Ο.ΐ μ ηι, 距离为 0J微米立方体结构的腔体结构镶嵌 (插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μπι χ θ.1微米， 凸出高度为 Ο.Ι μΐΏ, 距 离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 以上数 字 0.1微米为本发明所述数字范围的一种，该数字 可以是 0.1誦 - 1微米的任一数 字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜（负极 5 )镶嵌到食糜（半 导体材料 4 ) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛 （负极 5 )浸入到 水 （半导体材料 4 ) 中， 或者纤维素 （负极 5 ) 溶解到水 （半导体材料 4 ) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置的单元结构， 然后由多层该单元结构有序的进行排列 组成能量转换装置， 能量转换装置固定在滇空箱体内， 能量转换装置与真空 箱体之间的空间为真空环境 2。

热管 6的一端与外界环境相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外界的 热能通过热管 6传输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结 合构成的能量转换装置中。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过热管 6将热能传输到 由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换装 置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带中的部分电子会越过 禁带进入能量较高的空带， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一个电 子后形成一个带正电的空位， 称为空穴。 导带中的电子和价带中的空穴合称 电子-空穴对。 在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动� � 平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的电子- 空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子-空穴对的产生和复� �是 同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就是打破这种平衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对迅速的分离， 电子 集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由正电极 3和负电极 5 收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电 极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接，将能量转换装置产生的 电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置与电容器 （超级电容 器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发明创 新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生的电 压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能量损 耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一个保 护电路 23, 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为了防 止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超级电 容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23, 如二极 管等。

图 11是本发明实施例提供的符合 板型自然热能超导热管发电装置的示 意图；

本发明实施例包括真空箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 超导热管 6、 半导体镶嵌结构 7输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容 （超级电 容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中真空箱体 1位于整个装置的 最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固定支撑内部的装置， 为内部的真空环境 2 提供技术支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2, 正电极 3以表面光滑 平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷 技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一恻，正电极 3同时也通过输 电线路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧 以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶嵌结构 7可设置为三种 结构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置五种不同的 镶嵌结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μπ , 高度 Ο.ΐ μπι, 间距 0.1 μπι的凸体镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 Ο.ΐ μηι, 高度为 Ο.ΐ μηι, 距 离为 0.1微米的柱状结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ③布满直径为 0.1 μ m, 深度为 Ο.ΐ μηι, 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4 中， ④以 0.1 μιπχθ.1微米， 深度为 Ο.ΐ μπι, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体 结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μιηχθ.ΐ微米， 凸出高度为 0.1 Mm, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 以上数字 0.1微米为本发明所述数字范围的一种，该数字 可以是 O.lnm-Ι微米的 任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 （负极 5 ) 镶嵌到 食糜 （半导体材料 4 ) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛（负极 5 ) 浸入到水（半导体材料 4 )中， 或者纤维素（负极 5 )溶解到水（半导体材料 4 ) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置的单元结构， 然后由多层该单元结构有序的进行排列 组成能量转换装置， 能量转换装置固定在真空箱体内， 能量转换装置与真空 箱体之间的空间为真空环境 2。

超导热管 6的一端与外界环境相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外 界的热能通过超导热管 6传输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌 结构 7等结合构成的能量转换装置中。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过超导热管 6将热能传 输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转 换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带中的部分电子会 越过禁带进入能量较高的空带， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一 个电子后形成一个带正电的空位， 称为空穴。 导带中的电子和价带中的空穴 合称电子-空穴对。 在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到 动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的 电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子 -空穴对的产生和复 合是同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就是打破这种平 衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对迅速的分离， 电子集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由正电极 3和负电 极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接，将能量转换装置产 生的电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置与电容器 （超级 电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器 （超级电容 器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发 明创新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生 的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能 量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一 个保护电路 23， 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为 了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超 级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23， 如 二极管等。

图 12是本发明实施例提供的符合多板型自然热能� ��导热管发电装置的示 意图.

本发明实施例包括真空.箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电极 5、 超导热管 6、 半导体镶嵌结构 7、 能量吸收扩展装置 9、 输电线路 20、 能量存储 装置 21、 电容 （超级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中真 空箱体 1位于整个装置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固定支撑内部的装 置， 为内部的真空环境 2提供技术支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2， 正电极 3以表面光滑平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也 可以将正极 3通过印刷技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧， 正电极 3同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5 的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶 嵌结构 7可设置为三种结构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台 上又可设置五种不同的镶嵌结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μιη, 高度 0.1 μ ΐΉ,间距 0.1 μ ιη的凸体镶嵌到半导体材料 4中，②布满直径为 0.1 μ ιη, 高度为 0.〗 μηι, 距离为 0.1微米的柱状结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ③布满直径为 Ο.ΐ μιη, 深度为 0.1 μη！， 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌（插入） 到半导体材料 4中， ④以 0.1 μηιχθ.1微米， 深度为 Ο.ΐ μπι, 距离为 0.1微米立 方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 0.1 μιηχθ.1微米， 凸出高度为 Ο.ΐ μηι, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半 导体材料 4中。 以上数字 0.1微米为本发明所述数字范围的一种， 该数字可以 是 O.lnm-1微米的任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 (负极 5)镶嵌到食糜 （半导体材料 4) 中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔 头上的毛 （负极 5 )浸入到水 （半导体材料 4 ) 中， 或者纤维素 （负极 5 ) 溶解 到水 （半导体材料 4 ) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21 的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置的单元结构， 然后由多层该单元结构有序的进行排列 组成能量转换装置， 能量转换装置固定在真空箱体内， 能量转换装置与真空 箱体之间的空间为真空环境 2。

超导热管 6的一端与能量吸收扩展装置 9相连， 能量吸收扩展装置 9与外界 环境相连， 另一端与能.量转化装置相连接， 将外界的热能通过超导热管 6传输 到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换 装置中。 其中能量吸收扩展装置 9， 该装置将发电装置周围的热能通过其放射 性的特点， 将发电装置周围 （太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠 等）的热能通过能量吸收扩展装置 9的进行大范围的收集， 然后传递到热管或 超导热管 6的受 （加）热端。 从而将热能通传递到能量转换装置， 将热能转换 为电能。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过能量吸收扩展装置 9 将发电装置周围 （太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠等） 的热能 通过大范围快速的收集， 然后传递到与能量吸收扩展装置 9相连接的超导热管 6将热能传输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极负电极 5通过镶嵌结抅 7等结 合构成的能量转换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带 中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带 ， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位 ， 称为空穴。 导带中的电子和 价带中的空穴合称电子-空穴对。在一定温度� �， 电子-空穴对的产生和复合同 时存在并达到动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子 -空穴 对的产生和复合是同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就 是打破这种平衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对 迅速的分离， 电子集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由 正电极 3和负电极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3 及输电线路 20、 负电极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接， 将 能量转换装置产生的电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置 与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电 容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放 电再存储到本发明创新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路 中为了防止产生的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装 置充电， 造成能量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换 装置的之间有一个保护电路 23 , 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的 . - 电压较低时， 为了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生 影响， 可以在超级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个 保护电路 23 , 如二极管等。

图 13是本发明实施例提供的符合多板型自然热能� ��导热管发电装置的示 意图， 本发明实施例包括真空箱体 1、 真空环境 2、 正电极 3、 半导体 4、 负电 极 5、 超导热管 6、 半导体镶嵌结构 7、 能量吸收装置装置 9、 制冷环境 1 1、 制 冷装置 12、 输电线路 20、 能量存储装置 21、 电容 （超级电容） 22、 保护电路 23、 飞轮 24、 储能电池 25。 其中制冷装置】2位于真空箱体 1的外部， 与真空箱 体 1之间形成制冷环境 1 1， 制冷环境 1 1 , 可使温差现象更加明显持续， 保持能 量转换装置处的低温环境， 使能量转换的条件更加明显， 温度差的范围增大。 真空箱体 1为一个密闭的箱体， 用于固定支撑内部的装置， 为内部的真空环境 2提供技术支持， 在真空箱体内所有的空间为真空环境 2 , 正电极 3以表面光滑 平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷 技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧，正电极 3同时也通过输 电线路 20与能量存储装置 21的正极相连接。 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧 以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 负极 5的这种镶嵌结构 7可设置为三种 结构供选择， 1、 规则整齐的， 在这种结构的基础平台上又可设置五种不同的 镶嵌结构 7供选择， ①是纵向或横向的宽度为 0.1 μ ιη , 高度 Ο. ΐ μ ηι , 间距 0.1 μ ηι的凸体镶嵌到半导体材料 4中， ②布满直径为 Ο. Ι μ ΐΏ , 高度为 Ο. ΐ μ ιη , 距 离为 0.1微米的柱状结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中， ③布满直径为 0.1 μ m , 深度为 0.1 μ π， 距离为 0.1微米的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4 中， ④以 0.1 μ ηι χ θ.1微米， 深度为 Ο. Ι μ ηΊ , 距离为 0.1微米立方体结构的腔体 结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 ⑤以 Ο.ΐ μ ηι χ θ. ΐ微米， 凸出高度为 0.1 M m, 距离为 0.1微米立方体结构的腔体结构镶嵌 （插入） 到半导体材料 4中。 以上数字 0.1微米为本发明所述数字范围的一种，该数字 可以是 0.1匪-1微米的 任一数字。 或 2、 类生物体小肠绒毛膜结构， 即小肠绒毛膜 （负极 5 ) 镶嵌到 食糜 （半导体材料 4 )中的结构， 或 3、 是不规则。 如毛笔笔头上的毛（负极 5 ) 浸入到水（半导体材料 4 )中， 或者纤维素（负极 5 )溶解到水（半导体材料 4 ) 中， 负电极 4同时也通过输电线路 20与能量存储装置 21的负极相连接。

正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成本发明创新 装置中的能量转换装置的单元结构， 然后由多层该单元结构有序的进行排列 组成能量转换装置， 能量转换装置固定在真空箱体内， 能量转换装置与真空 箱体之间的空间为真空环境 2。

超导热管 6的一端与能量吸收扩展装置 9相连， 能量吸收扩展装置 9与外界 环境相连， 另一端与能量转化装置相连接， 将外界的热能通过超导热管 6传输 到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极 5通过镶嵌结构 7等结合构成的能量转换 装置中。 其中能量吸收扩展装置 9, 该装置将发电装置周围的热能通过其放射 性的特点， 将发电装置周围 （太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠 等）的热能通过能量吸收扩展装置 9的进行大范围的收集， 然后传递到热管或 超导热管 6的受 （加）热端。 从而将热能通传递到能量转换装置， 将热能转换 为电能。

本发明实施例的运行原理为外界环境中的热能 通过能量吸收扩展装置 9 将发电装置周围 （太阳能、 空气、 河流、 海洋、 地下热源、 沙漠等） 的热能 通过大范围快速的收集，然后传递到与能量吸 收扩展装置 9相连接的超导热管 6将热能传输到由正电极 3、 半导体材料 4、 负电极负电极 5通过镶嵌结抅 7等结 合构成的能量转换装置中， 能量转换装置中的半导体材料 4受热激发后， 价带 中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带 ， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位 ， 称为空穴。 导带中的电子和 价带中的空穴合称电子-空穴对。 在一定温度下， 电子-空穴对的产生和复合同 时存在并达到动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更多的电子-空穴对， 载流子密度增加。 因此在一定的温度下电子 -空穴 对的产生和复合是同时存在， 形成了一种动态的平衡， 本发明创新的装置就 是打破这种平衡， 电子 -空穴对不再复合， 而是将半导体 4产生的电子-空穴对 迅速的分离， 电子集中在一边， 空穴集中在另一边。 被分离的电了和空穴由 正电极 3和负电极 5收集， 形成电流， 从而将热能转换为电能， 通过正电极 3 及输电线路 20、 负电极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接， 将 能量转换装置产生的电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置 与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电 容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放 电再存储到本发明创新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路 中为了防止产生的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装 置充电， 造成能量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换 装置的之间有一个保护电路 23 , 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的 电压较低时， 为了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生 影响， 可以在超级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个 保护电路 23 , 如二极管等。

图 14是本发明实施例提供的符合半导体中电子-空 穴对产生模式图的示 意图；

在极低温度下， 半导体的价带是满带， 受到热激发后， 价带中的部分电 子会越过禁带进入能量较高的空带， 空带中存在电子后成为导带， 价带中缺 少一个电子后形成一个带正电的空位， 称为空穴。 导带中的电子和价带中的 空穴合称电子-空穴对。 在一定温度下， 电子 -空穴对的产生和复合同时存在并 达到动态平衡， 此时半导体具有一定的载流子密度。 温度升高时， 将产生更 多的电子-空穴对， 载流子密度增加。

图 1 5是本发明实施例提供的符合正负极的各种镶� �结构 - 1的示意图； 正电极 3以表面光滑平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一 侧， 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 图 16是本发明实施例提供的符合正负极的各种镶� ��结构 -2的示意图； 正电极 3以表面有一定宽度的 IH槽或突起，但这些凹槽或突起相对于负电 极 5的 槽或突起的尺寸要大， 将表面有一定宽度的 ω槽或突起的正电极 3的 一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术印 刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧， 作为负极 5的一侧， 负极 5的 一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， .·

图 17是本发明实施例提供的符合正负极的各种镶� ��结构 -3的示意图； 正电极 3以表面有一定宽度的凹槽或突起，但这些凹� �或突起相对于负电 极 5的 槽或突起的尺寸要大， 将表面有一定宽度的 槽或突起的正电极 3的 一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术印 刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一侧， 作为负极 5的一侧， 负极 5的 一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中，

图 1 8是本发明实施例提供的符合正负极的各种镶� �结构 -4的示意图； 正电极 3以表面光滑平整的一侧与半导体材料 4紧密有机的结合在一体， 也可以将正极 3通过印刷技术印刷到半导体材料 4相对负极 5较为光滑平整一 侧， 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 图 19是本发明实施例提供的符合能量存储装置的� ��意图

通过能量转换装置将热能转换为电能， 通过正电极 3及输电线路 20、 负电 极 5及输电线路 20与能量存储装置 21的正负极相连接，将能量转换装置产生的 电能存储到能量存储装置 21中， 可以先将能量转换装置与电容器 （超级电容 器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发明创 新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生的电 压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能量损 耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一个保 护电路 23 , 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为了防 止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超级电 容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23， 如二极 管等。

图 20是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 -1的示意图；

作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 形成镶嵌结构 7。

图 21是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 -2的示意图；

' 作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 形成镶嵌结构 7。

图 22是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 -3的示意图

作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 形成镶嵌结构 7。

图 23是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构- 4的示意图；

作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 形成镶嵌结构 7。

图 ₂₄ 是本发明实施例提供的符合各种镶嵌结构 —5的示意图

作为负极 5的一侧， 负极 5的一侧以各种不同结构镶嵌到半导体材料 4中， 形成镶嵌结构 7。

第一种新型温差发电装置：

本发明创新装置包括真空箱体 1、 真空环境 2、 高温端 30、 低温端 3 1、 导 体材料 35、 半导体材料 36、 吸热热管或超导热管 37、 散热热管或超导热管 38、 输电线路 20、 能量转换装置 21。

其中其中真空箱体 1位于整个装置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固 定支撑内部的能量转换装置 （由导体材料 35和掺杂在导体材料中的半导体材 料 36组成） 和固定高温端的吸取热能的热管或超导热管 37、 低温端的散热的 热管或超导热管 38， 为内部的真空环境 2提供技术支持， 在真空箱体内所有的 空间为真空环境 2， 由导体材料 35和掺杂在导体材料中的半导体材料 36组成本 发明创新的能量转换装置， 吸取热能的热管或超导热管 37的吸热端与热源相 连（热源为太阳能热源、 太阳照射到沙漠储存的能量、 地热等）， 吸取热能的 热管或超导热管 37的散热端与能连转换装置的高温端 30相连接， 高温端 30与 能量转换装置的一个侧面相连接从而将热源的 热能通过热管或超导热管 37传 送到能量转装置中、 低温端 31与能量转换装置的一个侧面相连接， 散热的热 管或超导热管 38的吸热端与低温端 31相连接将， 散热端与低温热源 （流）相 连（低温热源为流动的空气、 河流、 地下含水层等）， 将能量转换装置高温端 30传递过来的热能传送到低温热源（流）， 从而保持高温端 30与低温端 31保持 一个适当的温度差， 与高温端 30相连接的导体材料与输电线路 20接通， 为本 发明装置的正极， 与低温端 3 1相连接的导体材料与输电线路 20接通， 为本发 明装置的负极， 通过输电线路 20将能量转换装置产生的电能传送到能量存储 装置 21中。 可以先将能量转换装置与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能 量转换装置中产生的电能存储到电容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 (超级电容器） 22中的电能通过放电再存储到本发明创新的新� ��飞轮储能电 池 24或其他储能电池 25中。 在电路中为了防止产生的电压低于超级电容 22的 电压时， 超级电容 22向能量转换装置充电， 造成能量损耗及能量转换装置的 损坏， 需要在电容器 22与能量转换装置的之间有一个保护电路 23， 如需要接 肖特基二极管。 当超级电容器 22的电压较低时， 为了防止飞轮储能电池 24或 其他储能电池 25对超级电容 22产生影响， 可以在超级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个保护电路 23 , 如二极管等。

本发明装新的温差发电技术原理为： 该装置可利用温差直接产生电能。 在半导体中， 由于热激发作用较强， 高温端的空穴 (电子)浓度比低温端大， 在 这种浓度梯度的驱动下， 空穴（电子)由于热扩散作用， 会从高温端向低温端扩 散， 从而形成一种电势差， 这就是温差发电的原理。 而作为传统的温差发电 技术， 要满足这种发电技术的要求， 必须要有 P型 (N型)半导体结构， 由于 P 型 (N型)半导体材料由于受半导体内部载流子浓度 的影响， 本征半导体通过掺 杂技术的处理后， 会提高其内部的载流子数量， 同时会降低其电阻率， 但这 种改变是有限的， 其内部载流子的数量最多为导体中的 20% , 这种结构只能 将热激发产生的电子-空穴对中不到 20%的分离， 因此其热电转化只能达到 5-10%, 而本发明创新技术在这一方面找到了突破口， 即将半导体材料 36掺杂 到导体 35中， 可以将半导体材料 36的原子彼此间隔的掺杂到导体 35中， 也可 以将半导体材料 36的原子彼此连接在一起的镶嵌到导体 35中， 半导体 36受热 激发产生电子-空穴对， 而将分离的自由电子则直接通过静电场的作用 下定向 的进入本发明创新装置的低温端（负极）， 这样电子空穴对的分离则不再受半 导体 36中载流子密度的影响。

其中能量装换装置的掺杂结构为半导体材料 36的原子彼此间隔的掺杂到 导体 35中枣糕式结构， 也可以为半导体材料 36做成的细丝状镶嵌到导体材料 35中的钢筋混凝土式的结构， 还可以为半导体材料 36做成的串珠状镶嵌到导 体材料 35中， 还可以使其他的各种镶嵌结构。

图 25是本发明实施例提供的符合新型温差发电-能 量装换装置的掺杂结 构的示意图

图 26是本发明实施例提供的符合新型温差发电 -太阳能热发电 1的示意图 图 27是本发明实施例提供的符合新型温差发电 -太阳能热发电 2的示意图 图 28是本发明实施例提供的符合新型温差发电-沙 漠太阳能蓄热发电的 示意图

图 29是本发明实施例提供的符合新型温差发电 -地热发电的示意图 第二种新型温差发电装置：

本发明创新装置包括真空箱体 1、 真空环境 2、 输电线路 20、 能量存储装 置 21、 高温端 30、 低温端 3 1、 高温热源 32、 低温热源 33、 吸热热管或超导热 管 37、 散热热管或超导热管 38、 半导体材料原子 40、 掺杂材料原子 41、 导体 材料原子 42、 电极 43。

其中其中真空箱体 1位于整个装置的最外层， 为一个密闭的箱体， 用于固 定支撑内部的能量转换装置 （半导体材料原子 40、 掺杂材料原子 4 i、 导体材 料原子 42、 电极 43组成） 和固定高温端的吸取热能的热管或超导热管 37、 固 定低温端的散热的热管或超导热管 38， 为内部的真空环境 2提供技术支持， 在 真空箱体内所有的空间为真空环境 2 ,由半导体材料原子 40、掺杂材料原子 41、 导体材料原子 42、 电极 43组成组成的本发明创新的能量转换装置， 吸取热能 的热管或超导热管 37的吸热端与热源相连 （热源为太阳能热源、 太阳照射到 沙漠储存的能量、 地热等）， 吸取热能的热管或超导热管 37的散热端与能连转 换装置的高温端 30相连接， 高温端 30与能量转换装置的一个侧面相连接从而 将热源的热能通过热管或超导热管 37传送到能量转装置中、 低温端 31与能量 转换装置的一个侧面相连接， 散热的热管或超导热管 38的吸热端与低温端 31 相连接将， 散热端与低温热源 （流） 相连 （低温热源为流动的空气、 河流、 地下含水层等）， 将能量转换装置高温端 30传递过来的热能传送到低温热源 (流）， 从而保持高温端 30与低温端 31保持广个适当的温度差， 与高温端 30 相连接的电极 43与输电线路 20接通， 为本发明装置的正极， 与低温端 3 1相连 接的导体材料与输电线路 20接通， 为本发明装置的负极， 通过输电线路 20将 能量转换装置产生的电能传送到能量存储装置 21中。 可以先将能量转换装置 与电容器 （超级电容器） 22相连接， 将能量转换装置中产生的电能存储到电 容器 （超级电容器） 22中， 然后将电容器 （超级电容器） 22中的电能通过放 电再存储到本发明创新的新型飞轮储能电池 24或其他储能电池 25中。 在电路 中为了防止产生的电压低于超级电容 22的电压时， 超级电容 22向能量转换装 置充电， 造成能量损耗及能量转换装置的损坏， 需要在电容器 22与能量转换 装置的之间有一个保护电路 23 , 如需要接肖特基二极管。 当超级电容器 22的 电压较低时， 为了防止飞轮储能电池 24或其他储能电池 25对超级电容 22产生 影响， 可以在超级电容 22与飞轮储能电池 24或其他储能电池 25之间也接一个 保护电路 23， 如二极管等。

本发明装新的温差发电技术原理为： 该装置可利用温差直接产生电能。 在半导体中， 由于热激发作用较强， 高温端的空穴 (电子)浓度比低温端大， 在 这种浓度梯度的驱动下， 空穴（电子)由于热扩散作用， 会从高温端向低温端扩 散， 从而形成一种电势差， 这就是温差发电的原理。 而作为传统的温差发电 技术， 要满足这种发电技术的要求， 必须要有 P型 (N型)半导体结构， 由于 P 型 (N型)半导体材料由于受半导体内部载流子浓度 的影响， 本征半导体通过掺 杂技术的处理后， 会提高其内部的载流子数量， 同时会降低其电阻率， 但这 种改变是有限的， 其内部载流子的数量最多为导体中的 20%， 这种结构只能 将热激发产生的电子-空穴对中不到 20%的分离， 因此其热电转化只能达到 5-10%, 而本发明创新技术在这一方面找到了突破口， 即将半导体材料 36掺杂 到导体 35中， 可以将半导体材料 36的原子彼此间隔的掺杂到导体 35中， 也可 以将半导体材料 36的原子彼此连接在一起的镶嵌到导体 35中， 半导体 36受热 激发产生电子-空穴对， 而将分离的自由电子则直接通过静电场的作用 下定向 的进入本发明创新装置的低温端（负极）， 这样电子空穴对的分离则不再受半 导体 36中载流子密度的影响。

能量装换装置的结构为： 半导体材科 40作为整个能量转换装置的框架平 台， 在其中渗入适当掺杂材料原子 41， 由于杂质原子提供导电载流子， 使材 料的电阻率大为降低， 使之具有掺杂半导体的功能。 然后在这种结构的基础 上， 再在其中掺杂入导体材料原子 ₄₂ ， 导体材料原子 42可以彼此间隔的掺杂 到掺杂半导体结构 (由半导体材料 40和掺杂到半导体材料 40中的掺杂材料原 子 41组成） 中， 也可以由导体材料原子 42组成的各种不同结构镶嵌到掺杂半 导体结构中， 从而组成本发明创新的能量装换装置。

图 30是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-能量装换装置的掺杂结 构的示意图；

图 3 1是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-太阳能热发电 1的示意 图；

图 32是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-太阳能热发电 2的示意 图；

图 33是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-沙漠太阳能蓄热发电的 示意图；

图 34是本发明实施例提供的符合新型温差发电 2-地热发电的示意图。 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普 通技术人员来说， 在不脱离本发明技术原理的前提下， 还可以做出若干改进 和替换， 这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。 工业实用性 本发明提供的自然热能转换存储装置， 通过收集该装置附近的热能并且 结合改变半导体的内部形态的配合， 将热能高效地转换成电能， 操作方便、 发电量大且非常环保。