新磁流体发电机--用磁场中的“电子管”来发电的设备！
任何接触过高功率电子管的人都可能会发现，电子管在工作时，其阴极以较大的功率进行了热电转换，且热电转换的功率与效率都比较高，可能有不少人都萌生过用这种方式来发电的想法。
电子管阴极热能转化的“电”，以定向电子流的形式存在，电子流在电场驱动下，定向运动到阳极，又全部转换为更多的热能（其中还包含一部分外电源输出的电能,P=UI）,这并非是可输出的电能。怎么让这些携带大量能量的定向电子流变为可输出的电能呢？其实很简单，利用霍尔效应就可以了（磁流体发电机的原理）。在电子流运动的方向上外加一个垂直的磁场，让电子流垂直穿过磁场，再在电子流偏转的一侧加电子收集装置，这样,收集板和阴极之间就会产生电势差，连接负载就可以输出电功率了（系统结构见图2）。由于定向电子流运动的速度很快（与磁场垂直运动的速度），因此可以产生很高的感应电动势。理论上，如果按此原理制成直流发电机,只要外加电源电压足够高，收集板与阴极之间的电势差可以比大型交流发电机的一万多伏的电压还要高。
由于电子流是从电势较高的阴极运动到电势较低的收集板的，所以整个过程中，是电子流克服外电场做功而不是外电场对电子流做功。或者可以这样说，由于电子流在磁场作用下没有到达阳极，外加高压电源电路中并没有电流流动，P=UI，所以电源输出功率近似为零。外加高压电源并没有对整个系统做功（图2为原理图）。
下面就是一个按此原理改造的新磁流体发电机（高效热能发电机,专利申请号：2009101759672）的原理图，是一个不需要任何运动部件，直接把热能高效转变成电能的发电设备。其原理与磁流体发电机相似，但此发电机以电子流取代等离子流，工作温度远低于磁流体发电机（工作温度只有700-900摄氏度），且没有电极腐蚀的难题。整个系统闭环运作，效率远高于磁流体发电机。其原理图（图2）：
新磁流体发电机--用磁场中的“电子管”来发电的设备！
这个原理图很简单，可以一目了然。金属板A（阴极）与金属板B（阳极）构成一个电子二极管的简易结构。具体说明如下：
1、金属板A上表面是以电子管氧化物阴极工艺技术制备的氧化物涂层，构成发射器。使用氧化物阴极技术主要是为降低工作温度，发射器温度只需保持在700-900摄氏度发电机就可正常工作。它与金属板B（两者是同样大小正方形金属薄板）水平放置，平行相对，两者之间空间是真空环境
2、氧化物阴极需要真空工作环境，增加设备复杂性，但真空却大大减少了发射器与收集器之间直接的热交换，有助于发电效率提高。
3、用高压直流电压源在金属板A与金属板B之间加一高电压，金属板B接正极。两者之间就会形成一个很强的外加电场E，电场方向垂直金属板B的平面，方向向下）。
4、在金属板A与金属板B之间加入一个强磁场，磁场方向与金属板A、B平面平行，与外加电场方向垂直,与电子收集板平面平行。磁场方向如图2所示，磁感应强度为B（×表示磁场方向）。
5、金属板A与金属板B之间放置多块长方形金属薄板（如图2所示），各块薄板互相平行，之间通过导线相连在一起构成接收器（下文也称电子收集板）。每块电子收集板的长边与金属板A边长等长，长边水平放置，与金属板A 的一边平行，宽小于金属板A、B之间的距离，宽边垂直水平面（如图2所示）。发电装置内，金属板A、金属板B、接收器之间不接触，完全绝缘。
6、电子收集板需保持较低工作温度，所以要额外使用降温系统。降温系统实现方案：在电子收集板内有夹层，可让液氮流过夹层来带走废热，保持低温。
7、热源以较高功率持续加热发射板A，保证发射板在辐射电子流后损失热能后仍能保持在正常的工作温度（700-900摄氏度）。
发电过程：热源持续均匀加热金属板A发射器，达到工作温度后，发射器开始向外持续辐射热电子流，热电子流在外加电场作用下，趋向向上运动，运动的电子流在磁场作用下转向，到达电子收集板（需磁场磁感应强度B足够大），发射器与接收器就形成了较高的电势差。当两者通过外电路接通时，负载上就有电流通过，这就是发电过程。
能量转换过程:由于引入外电场E一定程度上抵消了逸出电场的影响，发射器可发射高强度的热电子流，热源加热发射器的热能被大功率转换为热辐射电子逸出功与初动能。运动的热电子流垂直穿越磁场时,在洛伦兹力作用下转向，到达收集器（各电子收集板之间有导线互连构成收集器），最终从收集器上连接负载，就可以和发射器构成回路，而获得电功率。由于定向电子流相对于磁场垂直运动的速度很快，因此可以产生很高的感应电动势。只要热源以足够功率持续加热，保证发射极维持在工作温度，电子流稳定持续，整个发电过程可持续进行。由于在整个发电过程中，只有热电子流到达收集器时，一部分能量转化为收集板的热能而损失掉，其它大部分热能都转换为电能，所以发电机是高效的。当然发射极也会向外热辐射，损失一部分能量。
能量转换过程：热能——》电子流——》电能与废热（废热通过收集板降温系统排出到外部环境）
由于在整个发电过程中，热电子流到达收集器时，一部分能量转化为收集板的热能而导致收集板温度上升（热辐射也会导致收集板温度上升），会影响发动机稳定工作，需用降温系统将收集板降温。实现方法：电子收集板内有夹层，可让液氮流过夹层汽化来带走废热，让收集板保持较低温度。
发电功率估算：若没有加入磁场，当热源持续均匀加热金属板A达到工作温度后，在金属板A与金属板B之间外加5万伏以上高电压，金属板A可大强度发射热电子，大功率地带走热源的热能。整个装置就类似一个大的“电子管”，可以估算出这个“电子管”的电流强度：假设金属板A上表面面积为1平方米，氧化物阴极达到一定的工作温度，理论上可实现每平方厘米1A的持续辐射电流，那么金属板A的发射电流就有10000A。在实际发电过程中，由于发射器与接收器之间存在电势差，有反向抑制，电子流应该达不到这么高，但是我们可以设定在一个稳态工作情况下（外接负载电阻确定），电子流强度为1000A，这是可以达到的。发射器与接集器之间的输出电势差应该与外加电源电压、磁感应强度B、发射器温度有一定关系，当金属板A与金属板B之间外加5万伏以上高电压时，调整负载大小，保证输出的电子流强度不小于1000A，那么此时，收集板与发射极之间的输出的电压应该不会少于10000伏。即使按这个值算，发电机的输出功率为1万千瓦。估算不够严谨、准确，但却可以说明只要加热功率有保证，发射极可以保持工作温度，发电机能够实现高功率发电。
图2只是“高效热能发电机最初的”精简的原理图，实际的发明原理与之相同，但结构有所改变，如图3.、图4所示，发电机采用的是圆柱筒体结构，金属板A发射器变形为外金属桶，金属板B变形为同轴的内圆柱金属桶，内桶半径小于外桶半径的一半。内、外两桶同轴，如图3、图4所示。发电机采用圆柱筒体结构主要原因：1、发电装置在有限体积内，发射器有尽可能大的受热面积，保证加热功率；同时也保证发射器有尽可能大的热电子发射面积,保证热电子流强度。2、由于氧化物阴极需要真空工作环境，这种结构容易封装，结构简单。3、便于将带个发电装置用绝热材料包裹，减少向外的热散失。
直流高压电压源在两金属桶之间加一直流高电压(1-10万伏, 内金属桶为阳极)，加电压后，两桶之间将会将会产生一个强电场E。在内、外金属桶之间加一超强磁场，磁场用高性能的磁铁或超导磁体产生, 磁场磁感应强度为B，磁场方向与外加电场方向垂直，与圆柱筒体中轴线平行，如图3所示。内、外金属桶之间放入电子收集板，电子收集板为长方形金属薄板，长为圆柱金属桶的高，宽为内、外圆柱桶半径之差的2/3。电子收集板长边与圆柱中轴线平行，宽边沿径线方向放置（如图4 横截面图所示，这样放置，对电场、磁场产生屏蔽最小）电子收集板内有夹层，可用液氮流过夹层来带走废热，让收集板保持较低工作温度。本系统共需电子收集板16块（在图3 透视原理图中,为了清楚显示，只绘出了16块电子收集板中的两块，正对视线方向的两块），相邻电子收集板之间夹角22.5°,所有电子收集板由底部导线相连成一体构成接收器。接收器、外金属桶、内金属桶之间高度绝缘,桶内为真空环境。
为均匀、快速地加热整个发电机的外圆柱桶外壁，加热采用热传导液传导。在发电装置的外金属桶外包环形管道，保证热传导液在环管内均匀、快速流过外金属桶外表面，完成加热。
加热过程：热源加热热传导液，热传导液加热发射器（外金属桶）之后流回，由热源重新加热再循环回来加热。整个加热系统是一个密闭的循环系统。为保证效率，热传导液流经的环管和其它管道，外围均采用绝热材料包裹，减少热量损失。整个发电过程中，只有热电子流到达收集板时，一部分能量转化为收集板的热能而损失掉，其它大部分热能都转换为电能，所以发电机是高效的。
能量转换过程：热能-à电子流--à电能与废热（废热通过收集板降温系统排出到外部环境）
用电子管氧化物阴极工艺技术实现在外圆柱金属桶内表面的氧化物涂层。电子管阴极技术发展很快，工艺不断进步。采用氧化钪掺杂钨基体应用于碱土金属钡扩散阴极技术，阴极表面活性层具有较强的自恢复能力，耐高温和抗离子轰击性能强，具有长期稳定工作的潜能，此类工艺技术制备的阴极非常适合用于本发明。
实际发电机结构对比图2虽然有所改变，但原理完全相同，不再赘述发电过程。上述发明原理很简单，结构也不复杂,目前已申请专利，专利申请号：200910175967.2
此发明极其简单，理解其原理所需知识没有超出一个中学生知识范围，其结构非常简单，普通人都可以对其一目了然！我甚至曾用一名话来描述过此发明“一个放置在磁场中的‘电子管’发电机”！我也是用电子管来验证其原理的！希望能进一步将之完善，走向实用化！
