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열에너지를 전기에너지로 변환하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치에 있어서,외부에서 열에너지를 공급받아 내부의 금속 유체를 증기로 변환시키는 증발부;상기 증발부와 연통되어 상기 금속 유체를 유입시키며, 상기 금속 유체를 전하 운반체로 사용하여 전기 에너지를 발생시키고, 상기 금속 유체를 배출시키는 열전 변환부; 및상기 열전 변환부와 연통되어 상기 열전 변환부에서 배출된 금속 유체를 포집하여 응축시키는 응축부; 를 포함하고, 상기 열전 변환부는, 상기 금속 유체를 이송시키기 위한 일정 체적의 공간부; 및 상기 금속 유체의 투과에 의해 전기를 발생시키는 평판형 구조체가 적층되어 구성되는 열전 변환 모듈;을 포함하되,상기 공간부는,상기 증발부로부터 유입되는 금속 유체를 수용하는 유입부와, 상기 평판형 구조체를 투과한 금속 유체를 수용하여 상기 응축부로 배출시키는 배출부를 포함하여 구성하되, 상기 배출부의 체적은 상기 유입부의 체적보다 크게 형성되고,상기 평판형 구조체는, 평판형 전해질 구조체와, 상기 유입부와 대면하는 상기 평판형 전해질 구조체의 일면에 형성되는 음극(anode)과, 상기 배출부와 대면하는 상기 평판형 전해질 구조체의 타면에 형성되는 양극(cathode)으로 구성되는 전극을 포함하며, 상기 유입부, 평판형 구조체 및 배출부가 금속 유체가 이송되는 방향을 기준으로 순차적으로 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제1항에 있어서, 상기 열전 변환 모듈은 상기 유입부, 평판형 구조체 및 배출부가 적층되는 영역에 기밀 구조로 결합하며, 상기 유입부 및 배출부를 전기적으로 분리시키는 절연 구조체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제1항에 있어서,상기 유입부에는 상기 증발부와 연통되기 위한 유입 홀이 형성되고,상기 배출부에는 상기 응축부와 연통되기 위한 배출 홀이 형성되며,상기 배출 홀의 크기는 상기 유입 홀의 크기보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제1항에 있어서, 상기 열전 변환 모듈은 상기 공간부의 내부에 형성되며, 상기 공간부와 상기 전극을 전기적으로 연결하는 집전 구조체;를 더 포함하되,상기 집전 구조체는상기 유입부의 내부에 형성되며, 상기 유입부와 상기 음극을 전기적으로 연결하는 제1 집전 구조체; 및상기 배출부의 내부에 형성되며, 상기 배출부와 상기 양극을 전기적으로 연결하는 제2 집전 구조체;중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제8항에 있어서, 상기 집전 구조체는탄성체로 형성되어 상기 공간부의 내부에 억지 끼움 방식으로 결합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제8항에 있어서, 상기 제1 집전 구조체는전도성 폼(form) 구조체로 형성되며, 상기 유입부의 내면 중 적어도 일부의 표면과 상기 음극 각각을 접촉하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제1항에 있어서, 상기 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치는이송되는 금속 유체가 외부로 누출되지 않도록 상기 열전 변환 모듈을 기밀하게 감싸며, 상기 열전 변환 모듈과 증발부 및 응축부 각각을 전기적으로 분리시키는 밀폐 절연 구조체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제1항에 있어서, 상기 열전 변환부는복수 개의 열전 변환 모듈들이 적층되어 구성되며, 상기 열전 변환 모듈들은 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제12항에 있어서,하층에 위치하는 열전 변환 모듈의 배출부와, 상층에 위치하는 열전 변환 모듈의 유입부가 일체형 구조체로 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제13항에 있어서, 상기 열전 변환부는최하층에 위치하는 열전 변환 모듈의 유입부가 배치되고, 그 위로 상기 일체형 구조체가 순차적으로 적층되며, 그 위로 최상층에 위치하는 열전 변환 모듈의 배출부가 적층되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제1항에 있어서, 상기 응축부는상기 열전 변환부에서 배출된 금속 유체를 냉각하여 응축시키는 냉각부; 및응축된 금속 유체를 상기 증발부로 순환시키는 순환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제15항에 있어서, 상기 증발부는 상기 열전 변환부의 일면과 접하여 구성되고,상기 냉각부는 상기 열전 변환부의 타면과 접하여 구성되며, 상기 순환부는 상기 냉각부에 응축된 금속 유체를 상기 증발부로 이송시키는 적어도 하나의 윅(wick)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제15항에 있어서,상기 증발부는 상기 열전 변환부의 일면과 접하여 구성되고,상기 냉각부는 열전 변환부와 분리되어 구성되며,상기 순환부는 상기 열전 변환부로부터 배출되는 금속 유체가 상기 냉각부를 경유하여 상기 증발부로 순환되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제17항에 있어서, 상기 순환부는상기 증발부와의 접합 영역에, 일정 길이의 역류 방지용 다공 구조체 또는 모세관 윅이 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제1항에 있어서, 상기 증발부는 내부에 금속 유체의 순환을 위한 다공 금속 구조체를 구성하는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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제19항에 있어서, 상기 다공 금속 구조체는 상기 금속 유체가 순환되는 방향을 따라 기공율이 점차 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 적층형 알칼리 금속 열전 변환 장치
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