任何接觸過高功率電子管的人都可能會發(fā)現(xiàn)，電子管在工作時，其陰極以較大的功率進行了熱電轉(zhuǎn)換，且熱電轉(zhuǎn)換的功率與效率都比較高，可能有不少人都萌生過用這種方式來發(fā)電的想法。

     電子管陰極熱能轉(zhuǎn)化的“電”，以定向電子流的形式存在，電子流在電場驅(qū)動下，定向運動到陽極，又全部轉(zhuǎn)換為更多的熱能（其中還包含一部分外電源輸出的電能,P=UI）,這并非是可輸出的電能。怎么讓這些攜帶大量能量的定向電子流變?yōu)榭奢敵龅碾娔苣?？其實很簡單，利用霍爾效?yīng)就可以了（磁流體發(fā)電機的原理）。在電子流運動的方向上外加一個垂直的磁場，讓電子流垂直穿過磁場，再在電子流偏轉(zhuǎn)的一側(cè)加電子收集裝置，這樣,收集板和陰極之間就會產(chǎn)生電勢差，連接負載就可以輸出電功率了（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2）。由于定向電子流運動的速度很快（與磁場垂直運動的速度），因此可以產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢。理論上，如果按此原理制成直流發(fā)電機,只要外加電源電壓足夠高，收集板與陰極之間的電勢差可以比大型交流發(fā)電機的一萬多伏的電壓還要高。

     由于電子流是從電勢較高的陰極運動到電勢較低的收集板的，所以整個過程中，是電子流克服外電場做功而不是外電場對電子流做功。或者可以這樣說，由于電子流在磁場作用下沒有到達陽極，外加高壓電源電路中并沒有電流流動，P=UI，所以電源輸出功率近似為零。外加高壓電源并沒有對整個系統(tǒng)做功（圖2為原理圖）。

    下面就是一個按此原理改造的新磁流體發(fā)電機（高效熱能發(fā)電機,專利申請?zhí)枺?009101759672）的原理圖，是一個不需要任何運動部件，直接把熱能高效轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電設(shè)備。其原理與磁流體發(fā)電機相似，但此發(fā)電機以電子流取代等離子流，工作溫度遠低于磁流體發(fā)電機（工作溫度只有700-900攝氏度），且沒有電極腐蝕的難題。整個系統(tǒng)閉環(huán)運作，效率遠高于磁流體發(fā)電機。其原理圖（圖2）：

新磁流體發(fā)電機--用磁場中的“電子管”來發(fā)電的設(shè)備！

    這個原理圖很簡單，可以一目了然。金屬板A（陰極）與金屬板B（陽極）構(gòu)成一個電子二極管的簡易結(jié)構(gòu)。具體說明如下：

1、金屬板A上表面是以電子管氧化物陰極工藝技術(shù)制備的氧化物涂層，構(gòu)成發(fā)射器。使用氧化物陰極技術(shù)主要是為降低工作溫度，發(fā)射器溫度只需保持在700-900攝氏度發(fā)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(huán)境

2、氧化物陰極需要真空工作環(huán)境，增加設(shè)備復(fù)雜性，但真空卻大大減少了發(fā)射器與收集器之間直接的熱交換，有助于發(fā)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、在金屬板A與金屬板B之間加入一個強磁場，磁場方向與金屬板A、B平面平行，與外加電場方向垂直,與電子收集板平面平行。磁場方向如圖2所示，磁感應(yīng)強度為B（×表示磁場方向）。

5、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(dǎo)線相連在一起構(gòu)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 的一邊平行，寬小于金屬板A、B之間的距離，寬邊垂直水平面（如圖2所示）。發(fā)電裝置內(nèi)，金屬板A、金屬板B、接收器之間不接觸，完全絕緣。

6、電子收集板需保持較低工作溫度，所以要額外使用降溫系統(tǒng)。降溫系統(tǒng)實現(xiàn)方案：在電子收集板內(nèi)有夾層，可讓液氮流過夾層來帶走廢熱，保持低溫。

7、熱源以較高功率持續(xù)加熱發(fā)射板A，保證發(fā)射板在輻射電子流后損失熱能后仍能保持在正常的工作溫度（700-900攝氏度）。

發(fā)電過程：熱源持續(xù)均勻加熱金屬板A發(fā)射器，達到工作溫度后，發(fā)射器開始向外持續(xù)輻射熱電子流，熱電子流在外加電場作用下，趨向向上運動，運動的電子流在磁場作用下轉(zhuǎn)向，到達電子收集板（需磁場磁感應(yīng)強度B足夠大），發(fā)射器與接收器就形成了較高的電勢差。當兩者通過外電路接通時，負載上就有電流通過，這就是發(fā)電過程。

能量轉(zhuǎn)換過程:由于引入外電場E一定程度上抵消了逸出電場的影響，發(fā)射器可發(fā)射高強度的熱電子流，熱源加熱發(fā)射器的熱能被大功率轉(zhuǎn)換為熱輻射電子逸出功與初動能。運動的熱電子流垂直穿越磁場時,在洛倫茲力作用下轉(zhuǎn)向，到達收集器（各電子收集板之間有導(dǎo)線互連構(gòu)成收集器），最終從收集器上連接負載，就可以和發(fā)射器構(gòu)成回路，而獲得電功率。由于定向電子流相對于磁場垂直運動的速度很快，因此可以產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢。只要熱源以足夠功率持續(xù)加熱，保證發(fā)射極維持在工作溫度，電子流穩(wěn)定持續(xù)，整個發(fā)電過程可持續(xù)進行。由于在整個發(fā)電過程中，只有熱電子流到達收集器時，一部分能量轉(zhuǎn)化為收集板的熱能而損失掉，其它大部分熱能都轉(zhuǎn)換為電能，所以發(fā)電機是高效的。當然發(fā)射極也會向外熱輻射，損失一部分能量。

能量轉(zhuǎn)換過程：熱能——》電子流——》電能與廢熱（廢熱通過收集板降溫系統(tǒng)排出到外部環(huán)境）

由于在整個發(fā)電過程中，熱電子流到達收集器時，一部分能量轉(zhuǎn)化為收集板的熱能而導(dǎo)致收集板溫度上升（熱輻射也會導(dǎo)致收集板溫度上升），會影響發(fā)動機穩(wěn)定工作，需用降溫系統(tǒng)將收集板降溫。實現(xiàn)方法：電子收集板內(nèi)有夾層，可讓液氮流過夾層汽化來帶走廢熱，讓收集板保持較低溫度。

發(fā)電功率估算：若沒有加入磁場，當熱源持續(xù)均勻加熱金屬板A達到工作溫度后，在金屬板A與金屬板B之間外加5萬伏以上高電壓，金屬板A可大強度發(fā)射熱電子，大功率地帶走熱源的熱能。整個裝置就類似一個大的“電子管”，可以估算出這個“電子管”的電流強度：假設(shè)金屬板A上表面面積為1平方米，氧化物陰極達到一定的工作溫度，理論上可實現(xiàn)每平方厘米1A的持續(xù)輻射電流，那么金屬板A的發(fā)射電流就有10000A。在實際發(fā)電過程中，由于發(fā)射器與接收器之間存在電勢差，有反向抑制，電子流應(yīng)該達不到這么高，但是我們可以設(shè)定在一個穩(wěn)態(tài)工作情況下（外接負載電阻確定），電子流強度為1000A，這是可以達到的。發(fā)射器與接集器之間的輸出電勢差應(yīng)該與外加電源電壓、磁感應(yīng)強度B、發(fā)射器溫度有一定關(guān)系，當金屬板A與金屬板B之間外加5萬伏以上高電壓時，調(diào)整負載大小，保證輸出的電子流強度不小于1000A，那么此時，收集板與發(fā)射極之間的輸出的電壓應(yīng)該不會少于10000伏。即使按這個值算，發(fā)電機的輸出功率為1萬千瓦。估算不夠嚴謹、準確，但卻可以說明只要加熱功率有保證，發(fā)射極可以保持工作溫度，發(fā)電機能夠?qū)崿F(xiàn)高功率發(fā)電。

    圖2只是“高效熱能發(fā)電機最初的”精簡的原理圖，實際的發(fā)明原理與之相同，但結(jié)構(gòu)有所改變，如圖3.、圖4所示，發(fā)電機采用的是圓柱筒體結(jié)構(gòu)，金屬板A發(fā)射器變形為外金屬桶，金屬板B變形為同軸的內(nèi)圓柱金屬桶，內(nèi)桶半徑小于外桶半徑的一半。內(nèi)、外兩桶同軸，如圖3、圖4所示。發(fā)電機采用圓柱筒體結(jié)構(gòu)主要原因：1、發(fā)電裝置在有限體積內(nèi)，發(fā)射器有盡可能大的受熱面積，保證加熱功率；同時也保證發(fā)射器有盡可能大的熱電子發(fā)射面積,保證熱電子流強度。2、由于氧化物陰極需要真空工作環(huán)境，這種結(jié)構(gòu)容易封裝，結(jié)構(gòu)簡單。3、便于將帶個發(fā)電裝置用絕熱材料包裹，減少向外的熱散失。

    直流高壓電壓源在兩金屬桶之間加一直流高電壓(1-10萬伏, 內(nèi)金屬桶為陽極)，加電壓后，兩桶之間將會將會產(chǎn)生一個強電場E。在內(nèi)、外金屬桶之間加一超強磁場，磁場用高性能的磁鐵或超導(dǎo)磁體產(chǎn)生, 磁場磁感應(yīng)強度為B，磁場方向與外加電場方向垂直，與圓柱筒體中軸線平行，如圖3所示。內(nèi)、外金屬桶之間放入電子收集板，電子收集板為長方形金屬薄板，長為圓柱金屬桶的高，寬為內(nèi)、外圓柱桶半徑之差的2/3。電子收集板長邊與圓柱中軸線平行，寬邊沿徑線方向放置（如圖4 橫截面圖所示，這樣放置，對電場、磁場產(chǎn)生屏蔽最?。╇娮邮占鍍?nèi)有夾層，可用液氮流過夾層來帶走廢熱，讓收集板保持較低工作溫度。本系統(tǒng)共需電子收集板16塊（在圖3 透視原理圖中,為了清楚顯示，只繪出了16塊電子收集板中的兩塊，正對視線方向的兩塊），相鄰電子收集板之間夾角22.5°,所有電子收集板由底部導(dǎo)線相連成一體構(gòu)成接收器。接收器、外金屬桶、內(nèi)金屬桶之間高度絕緣,桶內(nèi)為真空環(huán)境。

為均勻、快速地加熱整個發(fā)電機的外圓柱桶外壁，加熱采用熱傳導(dǎo)液傳導(dǎo)。在發(fā)電裝置的外金屬桶外包環(huán)形管道，保證熱傳導(dǎo)液在環(huán)管內(nèi)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(dǎo)液，熱傳導(dǎo)液加熱發(fā)射器（外金屬桶）之后流回，由熱源重新加熱再循環(huán)回來加熱。整個加熱系統(tǒng)是一個密閉的循環(huán)系統(tǒng)。為保證效率，熱傳導(dǎo)液流經(jīng)的環(huán)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(fā)電過程中，只有熱電子流到達收集板時，一部分能量轉(zhuǎn)化為收集板的熱能而損失掉，其它大部分熱能都轉(zhuǎn)換為電能，所以發(fā)電機是高效的。

能量轉(zhuǎn)換過程：熱能-à電子流--à電能與廢熱（廢熱通過收集板降溫系統(tǒng)排出到外部環(huán)境）

用電子管氧化物陰極工藝技術(shù)實現(xiàn)在外圓柱金屬桶內(nèi)表面的氧化物涂層。電子管陰極技術(shù)發(fā)展很快，工藝不斷進步。采用氧化鈧摻雜鎢基體應(yīng)用于堿土金屬鋇擴散陰極技術(shù)，陰極表面活性層具有較強的自恢復(fù)能力，耐高溫和抗離子轟擊性能強，具有長期穩(wěn)定工作的潛能，此類工藝技術(shù)制備的陰極非常適合用于本發(fā)明。

實際發(fā)電機結(jié)構(gòu)對比圖2雖然有所改變，但原理完全相同，不再贅述發(fā)電過程。上述發(fā)明原理很簡單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜,目前已申請專利，專利申請?zhí)枺?00910175967.2

此發(fā)明極其簡單，理解其原理所需知識沒有超出一個中學生知識范圍，其結(jié)構(gòu)非常簡單，普通人都可以對其一目了然！我甚至曾用一名話來描述過此發(fā)明“一個放置在磁場中的‘電子管’發(fā)電機”！我也是用電子管來驗證其原理的！希望能進一步將之完善，走向?qū)嵱没?/span>