“太阳能引擎”由封闭的气缸（含活塞）、工质（如二氯甲烷、氢）、导热管、集热器四部分组成，利用工质在液态和气态间转换时产生的“体积差”推动活塞往复，实现对外做功。

工质封闭在气缸内，呈液态时体积最小，活塞在“压缩位”；工质受热、气化后体积变大，将活塞推至“膨胀位”；工质冷却、液化后体积收缩，活塞又回到“压缩位”，完成一个工作循环。

气体的密度不是固定量，与温度和压力密切相关。标准状况（STP）指温度为.15K（0℃），压强为帕（一个标准大气压）。

在标准状况下，1mol任何气体的体积均为22.4L，而1mol的气体质量等于其分子量，可据此推算气体在标准状况下的密度。

非标准状况下的气体密度，需根据“理想气体状态方程”（IdealGasLaw）计算：

在pV=RTn中，p为压强，V为体积，R为普适气体常数（8.），T为绝对温度，n为摩尔数。

设z为密度，M为质量，m为摩尔质量（数值上等于分子量）。则n=M/m，M=zV，所以n=zV/m。

将n=zV/m代入pV=RTn，公式变形为：z=pm/RT

显然，只要知道气体的分子量，就可以算出气体在特定温度和压强下的密度。

氢气被认为是最轻的气体，在标准状况下的密度为0.g/L。

根据理想气体状态方程，设压强保持帕不变，在21K（-.15℃）时，氢气密度为1.g/L。

也就是说，太空低温环境中，一定质量的气态氢，体积缩小为标准状况下的13分之1。

而氢气的沸点为20.37K（-.78℃），在20K时，液态氢的密度为70.99g/L。

由此可见，压强保持帕不变，将一定质量的液态氢从20K加热到21K，液态氢沸腾并完全转化为氢气，体积增大约60倍（70.99/1.）。

为方便探讨，以下估算不考虑高压下气体温度变化和沸点提高的问题。

假设用气缸压缩氢气，氢气保持21K的温度不变且始终维持气态。根据理想气体状态方程：气缸体积越小，氢气对气缸内壁和活塞的压强越大，成反比关系。

当将气缸内氢气体积压缩到液态氢体积的10倍时，氢气对气缸内壁和活塞的压强增大6倍，约为帕。

此时，气缸内壁和活塞每平方米的面积上承受着约牛的压力（等于地面上62吨的重物）。

二氯甲烷（沸点39.8℃）的分子量为84.93，根据理想气体状态方程，.15K（41℃）时，在标准大气压下，二氯甲烷气体的密度为3.g/L（图1）。

而液态二氯甲烷的密度是g/L，所以在保持标准大气压不变，将一定量的液态二氯甲烷加热到41℃，沸腾并完全转化为气态后，体积增大约倍（/3.）。

假设将二氯甲烷封闭在可伸缩的气缸内，根据理想气体状态方程，限制气体体积为原来液态二氯甲烷体积的4倍，那么二氯甲烷气体对气缸内壁和活塞的压强达到个标准大气压，即00帕。气缸内壁和活塞上，每平方米承受00牛的压力（相当于.93吨的重物）。

布置在地球表面的“太阳能引擎”，一般用二氯甲烷做工质。可采用“嵌套式伸缩气缸”，以相互嵌套的、可伸缩的套筒，直接输出机械能。液态工质的量及工质受热气化后，气缸完全伸展开时的长度，决定着“活塞”对外输出的压力大小。

当二氯甲烷气化后，气体体积被压缩得越小，气缸内的压强就越大，但设计气缸时应考虑材料承受力，确保设备长期稳定运转。

除“嵌套式伸缩气缸”外，也可以用工质推动面积较小的活塞，使活塞在细管道中移动很长的距离，压缩管道内的空气，储存内能。

太阳能引擎气缸内的“导热管”连接“集热器”。“集热器”四面为角度可调的“透镜”，用来聚集布置在周围的“定日镜”反射的太阳光，对“导热管”进行加热。

美国加州大学研发了一种硅硼化物纳米壳材料（siliconboride-coatednanoshell）可用来制作“集热器”。这种新材料具有超强的热吸收能力，可吸收90%的太阳能并转化为热能，因此被称作“光之黑洞”（blackholeoflight）。

硅硼化物纳米壳材料的分子直径在10纳米到10微米之间，其特殊的多尺度结构使其能吸收大量的太阳光并稳定运行在超过摄氏度的高温下，而且非常耐用。

将收集到的太阳光热通过“导热管”传导至气缸内部，加热液态工质，已是非常成熟的技术。比如“太阳能热水器”就是用“真空集热管”给水加热。

将得到的压缩气体储存在大型储气罐，通过“涡流管”阵列分成冷气和热气。用热气发电，用冷气为“气缸”降温，加速二氯甲烷液化、增加工作循环。

上图的“太阳能引擎电站”或可布置在太空，但因为难以补充空气，并且无法靠重力或大气压力为活塞复位。需要将图中“进气管”的“进气孔”与“废气回收罐”连接，用“废气”使“进气管”中的活塞复位，然后“太阳能引擎”再次压缩废气，循环利用。“太空电站”可通过无线输电对外输出电能。

“太阳能引擎电站”完善后，其能量转化率或许比利用“光电效应”发电的太阳能电池更高，维护也相对简单，有着广阔的前景。

也可以用“太阳能引擎”制作不耗电的“气泵”，用来为沙漠自动供水，甚至向太空自动排水。如下图的“太空排水管”：进水端浸入海中，排水端固定在太空站。当储气罐内的气压高到一定程度时，会自动放气，达到持续排水的目的。若大量布置、长期使用“太空排水管”，或可降低海平面、增加陆地面积。

二氯甲烷有毒性，“太阳能引擎”应远离人口密集区，在海洋、岛屿、沙漠、旷野……这些人口稀少的地区可大规模建设，只需少量员工维护，管理者通过卫星监管。出现泄漏事故时，员工可穿防护服、戴防毒面具抢修，不至于造成太大损失。