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一种月壤源温差发电装置制造方法及图纸

技术编号:19150090 阅读:268 留言:0更新日期:2018-10-13 10:20
本发明专利技术公开了一种月壤源温差发电装置,包括温差发电模块和蓄电模块,所述温差发电模块与所述蓄电模块连接,其特征在于:所述温差发电模块包括辐射冷却板、温差发电片以及自循环热管,所述温差发电片的冷端面贴附用于冷却的辐射冷却板;所述温差发电片的热端面连接所述自循环热管。自循环热管埋于月壤中,吸收月壤热量并将其传导给与之接触的温差发电片的热端面,使温差发电片的热端面保持高温,另外,由于辐射冷却板与月球太空的辐射换热作用,使贴附在辐射冷却板上的温差发电片的冷端面保持低温,最终在温差发电片的热端面和冷端面之间形成稳定的温差,经由温差发电存储在蓄电池中,确保月球夜晚探测活动的高效进行。

Lunar soil temperature difference power generation device

The invention discloses a lunar soil source thermoelectric generating device, which comprises a thermoelectric generating module and a storage module. The thermoelectric generating module is connected with the storage module, and is characterized in that the thermoelectric generating module comprises a radiation cooling plate, a thermoelectric generating sheet and a self-circulating heat pipe, and the cold end face of the thermoelectric generating sheet is attached to it. The thermal end face of the thermoelectric generator is connected with the self circulating heat pipe. Buried in the lunar soil, the self-circulating heat pipe absorbs the heat of the lunar soil and transfers it to the thermal end surface of the thermoelectric sheet in contact with it, so that the thermal end surface of the thermoelectric sheet keeps high temperature. In addition, the cold end surface of the thermoelectric sheet attached to the radiation cooling plate keeps low due to the radiation heat transfer between the radiation cooling plate and the lunar space. Temperature eventually forms a stable temperature difference between the thermal and cold ends of the thermoelectric sheet, which is stored in the storage battery to ensure the efficient lunar night exploration.

【技术实现步骤摘要】
一种月壤源温差发电装置
本专利技术涉及一种温差发电装置,具体涉及的是一种月球温差发电装置,特别涉及一种月球月壤源温差发电装置。
技术介绍
月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源,月球上特有的矿产和能源,是对地球资源的重要补充和储备,重返月球,开发月球资源,建立月球基地已成为人类航天活动的必然趋势和竞争热点。为此,2004年,中国正式开展月球探测工程,并命名为“嫦娥工程”,嫦娥工程分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地三个阶段”,由于月球环境的特殊性,无论嫦娥工程的哪个阶段,能源能否高效、及时的供应将是决定嫦娥工程成败的关键。目前,深空探测过程所需的能源主要依赖太阳能发电供应,然而,一个月中,月球的昼夜时间各长达与14.75d,换言之,仅仅依靠太阳能发电,月球探测将在夜晚被迫中止,这无疑会大大影响了月球探测的效率,因此,开发除太阳能外的其他可靠、持久的能源对于探月工程具有至关重要的意义。迄今为止,不少学者针对月球表面的热环境进行了数值研究,计算模拟月球月壤的温度分布,图3为月面赤道处,月面以下不同深度月壤的温度随时间的分布情况,图中,t*为月面无量纲时间,t*=t/Tmoon,Tmoon为月球自转周期。不难发现,月面处的月壤温度与月面以下21.5cm深度处的月壤温度之差保持在100℃以上,因此如果能够利用月球月面以下不同深度处的月壤温差进行发电,具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,而提供的一种利用月面以下不同深度月壤的温差进行发电,并将电能转换、储存的发电装置。为解决上述技术问题,本专利技术提供的技术方案:一种月壤源温差发电装置,包括温差发电模块和蓄电模块,所述温差发电模块与所述蓄电模块连接,其特征在于:所述温差发电模块包括辐射冷却板、温差发电片以及自循环热管,所述温差发电片的冷端面贴附用于冷却的辐射冷却板;所述温差发电片的热端面连接所述自循环热管。所述温差发电模块还包括一基板,所述基板位于所述自循环热管与温差发电片的热端面之间。所述自循环热管为L型自循环热管,L型自循环热管包括数直段和水平段,其中数直段位于月壤内吸收下层月壤中的热量,水平段暴露在月面以上并与所述基板接触。在所述自循环热管内设置有吸液芯。所述基板为陶瓷基板。所述蓄电模块包括DC-DC转换器、逆变器和蓄电池,所述温差发电模块的发电输出端与所述DC-DC转换器的输入端连接,所述DC-DC转换器的输出端与所述逆变器的输入端连接,所述逆变器的输出端与所述蓄电池连接。所述蓄电池为纯铅蓄电池、AGM铅酸电池或胶体蓄电池。本专利技术温差发电模块包括辐射冷却板、温差发电片、陶瓷基板、L型自循环热管、月壤和发电输出端辐射冷却板贴附在所述的温差发电片的冷端面,并在二者的接触面上涂抹用于减少接触热阻的导热硅脂;温差发电片的热端面与所述的陶瓷基板接触,并在二者的接触面上涂抹用于减少接触热阻的高导热硅脂。采用高导热金属材料制成,表面制作高反射率涂层。L型自循环热管,其特征在于:形似字母“L”,其中,竖直段作为热管的蒸发段,埋于月壤中,水平段作为热管的冷凝段,置于月面以上,并与陶瓷基板接触。L型自循环热管采用内径为2~3mm的铜管或者不锈钢管弯折加工,首尾相连形成闭合回路,L型自循环热管的蒸发段表面制作有增强换热的螺纹或波纹结构。有益效果:本专利技术涉及一种月球夜晚温差发电装置,通过高导热性能的L型自循环热管将下层月壤中的热量传向温差发电片的热端,使温差发电片的热端面保持高温,同时暴露在月壤表层的冷端面由于与月球太空的辐射作用而保持低温,从而形成温差发电片发电所需的温差并实现发电,最后通过DC-DC转换器和逆变器将温差发电产生的不稳定直流电转换成稳定电压的交流电存储在蓄电池中,解决月球夜晚无太阳能可用时能源供应的技术问题,确保月球夜晚探测活动的高效进行。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述,其中:图1为本专利技术的整体结构框图;图2为本专利技术的型自循环热管工作原理示意图;图3为月面以下不同深度月壤的温度随时间的分布情况。图中,1——辐射冷却板;2——温差发电片;3——陶瓷基板;4——L型自循环热管;5——月壤;6——DC-DC转换器;7——逆变器;8——蓄电池。具体实施方式以下将结合附图,对本专利技术的优选实施例进行详细的描述:如图1所示,一种月壤源温差发电装置,包括温差发电模块、DC-DC转换器6、逆变器7和蓄电池8,所述的温差发电模块的发电输出端通过导电线与DC-DC转换器6输入端连接,所述的DC-DC转换器的输出端与逆变器7的输入端连接,所述的逆变器7的输出端与蓄电池8相连。经由温差发电产生的电是不稳定的直流电,通过DC-DC转换器6和逆变器7将其转换为稳定的交流电,并存储到蓄电池8中。温差发电模块由辐射冷却板1、温差发电片2、陶瓷基板3、L型自循环热管4和月壤5组成,其中,L型自循环热管4的竖直段埋于月面以下月壤中,水平段暴露于月面以上,并与陶瓷基板3下表面接触,陶瓷基板3的上表面与温差发电片2的热端面接触,温差发电片2的冷端面与辐射冷却板接触。结合图2,对L型自循环热管的工作过程作进一步的说明,当月球进入夜晚时,月面以下,距离月面越深,月壤温度越高,L型自循环热管的竖直段的管内工质吸收周围月壤中的热量,成为蒸发段;L型自循环热管的水平段位于月面以上,由于与月球太空的辐射处于低温,成为冷凝段,蒸发段的管内工质吸收、汽化,在压差的作用下,工质向冷凝段流动,在冷凝段,热量通过高导热性的陶瓷基板3传给温差发电片2的热端面,使温差发电片的热端面保持高温,温差发电片3的冷端面贴附在辐射冷却板1的下表面,由于辐射冷却板1与月球太空的辐射而保持低温,最终使温差发电片的热端面和冷端面之间形成稳定的温差,实现温差发电。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种月壤源温差发电装置,包括温差发电模块和蓄电模块,所述温差发电模块与所述蓄电模块连接,其特征在于:所述温差发电模块包括辐射冷却板、温差发电片以及自循环热管,所述温差发电片的冷端面贴附用于冷却的辐射冷却板;所述温差发电片的热端面连接所述自循环热管。

【技术特征摘要】
1.一种月壤源温差发电装置,包括温差发电模块和蓄电模块,所述温差发电模块与所述蓄电模块连接,其特征在于:所述温差发电模块包括辐射冷却板、温差发电片以及自循环热管,所述温差发电片的冷端面贴附用于冷却的辐射冷却板;所述温差发电片的热端面连接所述自循环热管。2.根据权利要求1所述的一种月壤源温差发电装置,其特征在于:所述温差发电模块还包括一基板,所述基板位于所述自循环热管与温差发电片的热端面之间。3.根据权利要求2所述的一种月壤源温差发电装置,其特征在于:所述自循环热管为L型自循环热管,L型自循环热管包括数直段和水平段,其中数直段位于月壤内吸收下层月壤中的热量,水平段暴露在月面以上并与所述基板接触。4.根据权利要求3所述的一种月壤源温差发电装置,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱益飞邓梓龙赵阳
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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