一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置及方法，属于月球基地储热和发电技术领域。本发明专利技术解决了现有的月球基地能源系统在进行月球基地能量供应时，无法实现稳定、连续供应的问题。包括集/散热器、温差发电器、热传递主体、烧结月壤及保温腔体，其中，所述热传递主体竖向布置在所述保温腔体内，所述烧结月壤填充至热传递主体与保温腔体内壁之间，热传递主体的顶端位于保温腔体外部，所述温差发电器连接设置在集/散热器与热传递主体的顶端之间。本申请利用温差发电器以及烧结月壤解决了月球基地能源供给问题。月球基地能源供给问题。月球基地能源供给问题。
【技术实现步骤摘要】
一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置及方法，属于月球基地储热和发电
技术介绍
[0002]月球是人类进行深空探测的跳板，为了深度开发月球资源，月球基地建设的重要性不言而喻。为了长时间有效的在月面进行科学探索任务，连续稳定的能源供给是至关重要的条件。
[0003]与地球能源系统的大功率追求不同，月球基地能源系统的首要任务是安全稳定可靠。地球上常规的带转动部件的发电系统如朗肯循环、闭式布雷顿循环系统等，系统复杂且运行可靠性低，难以在月球表面稳定运行。此外，更为关键的是月球自转周期长，月夜、月昼的每次持续时间约为14个地球日，月夜长时间无阳光照射，发电系统缺少驱动能源，这对月球基地能源系统的稳定运行带来了巨大挑战。
[0004]为了克服月夜发电困难的问题，已经出现了基于月壤温差发电的月球基地能源系统，但其直接利用原始月壤作为储热/冷材料，月昼时月球表面为热源，月壤恒温层为冷源，月夜时，月球表面为冷源，月壤恒温层为热源，但由于原始月壤导热系数极小，导致温差发电装置功率过低，甚至停止工作。此外，使用热管为传热工具的月壤温差发电装置，由于月球表面上的巨大温差，导致单一类型的热管在宽温区下无法正常工作。基于此，需要一种更为可靠，稳定的月球基地能源供给系统。
技术实现思路
[0005]本专利技术是为了解决现有的月球基地能源系统在进行月球基地能量供应时，无法实现稳定、连续供应的问题，进而提供了一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置及方法。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置，包括集/散热器、温差发电器、热传递主体、烧结月壤及保温腔体，其中，所述热传递主体竖向布置在所述保温腔体内，所述烧结月壤填充至热传递主体与保温腔体内壁之间，热传递主体的顶端位于保温腔体外部，所述温差发电器连接设置在集/散热器与热传递主体的顶端之间。
[0008]进一步地，所述保温腔体为由恒温月壤构成的人工坑洞。
[0009]进一步地，所述烧结月壤为若干烧结形成的圆球状月壤球。
[0010]进一步地，所述热传递主体包括竖向且平行布置的若干第一热管及若干第二热管。
[0011]进一步地，若干第一热管及若干第二热管交错布置。
[0012]进一步地，若干第一热管及若干第二热管沿水平方向呈圆形排布。
[0013]进一步地，所述热传递主体还包括若干均热板，若干所述均热板由上到下依次布
置且均套装在若干第一热管及若干第二热管上。
[0014]进一步地，若干均热板均布置在保温腔体内部。
[0015]进一步地，烧结月壤的上方覆盖有月尘层。
[0016]一种利用上述发电装置的发电方法，其包括如下步骤：
[0017]储热阶段：
[0018]月昼时，所述集/散热器作为集热器，吸收太阳辐射，作为温差发电器的热端热源，所述烧结月壤作为冷源，所述温差发电器通过导热将吸收的部分热量传递给第一热管及第二热管，然后由第一热管、第二热管及均热板将热量传递给烧结月壤，并通过保温腔体进行储存，所述温差发电器上下两端存在温度差，在塞贝克效应下产生电能；
[0019]释热阶段：
[0020]月夜时，所述烧结月壤在月昼吸收大量热量，在月夜阶段成为温差发电器的热源，所述烧结月壤与月球表面存在温度差，所述集/散热器作为辐射散热器，作为所述温差发电器的冷端冷源，烧结月壤通过导热将储存的热量传递至热传递主体，进而向上传递能量至所述温差发电器，温差发电器又通过导热将吸收的部分热量传递给所述集/散热器进行散热，温差发电器同样由于温度差，在塞贝克效应下产生电能。本专利技术与现有技术相比具有以下效果：
[0021]本申请利用温差发电器以及烧结月壤解决了月球基地能源供给问题。
[0022]本申请利用保温腔体及烧结月壤进行热量的存储，实现月昼、月夜连续、稳定的供电。
[0023]本申请充分利用了月球原位资源，储热材料使用烧结月壤，节省地月运输成本，而保温腔体则采用导热系数极小的一般月壤。
附图说明
[0024]说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本申请的主视示意图；
[0026]图2为俯视方向第一热管与第二热管的布置示意图。
具体实施方式
[0027]具体实施方式一：结合图1～2说明本实施方式，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0028]一种利用烧结月壤4储热/冷的月球基地TEG发电装置，包括集/散热器1、温差发电器2、热传递主体3、烧结月壤4及保温腔体5，其中，所述热传递主体3竖向布置在所述保温腔体5内，所述烧结月壤4填充至热传递主体3与保温腔体5内壁之间，热传递主体3的顶端位于保温腔体5外部，所述温差发电器2连接设置在集/散热器1与热传递主体3的顶端之间。如此设计，采用更加紧密的烧结月壤4，降低了月壤间的接触热阻，增加了整体的热扩散率，具有较高的导热系数。
[0029]温差发电器2(即TEG)体积小、寿命长、无须维护，月壤经过烧结后，导热系数大幅提高，系统简单可靠。月昼时，热量在温差发电器2内由上向下传递，最终储存在烧结月壤4中；月夜时，由于烧结月壤4和月球表面的温差的作用，烧结月壤4释放热量，在温差发电器2内由下向上传递，实现月昼、月夜连续电能供应。本申请利用温差发电器2以及烧结月壤4解决了月球基地能源供给问题。
[0030]本申请利用保温腔体5及烧结月壤4进行热量的存储，实现月昼、月夜连续、稳定的供电。
[0031]本申请充分利用了月球原位资源，储热材料使用烧结月壤4，节省地月运输成本，而保温腔体5则采用导热系数极小的一般月壤。
[0032]可通过太阳能集热器将原始月壤加热至1000℃后，原始月壤开始烧结，形成烧结月壤供储热系统使用。
[0033]所述保温腔体5为由恒温月壤构成的人工坑洞。保温腔体5为月壤恒温层，是月球的原位资源，由于原始月壤的导热系数很低，在0.01W/(m
·
K)左右，仅为空气的十分之一，是非常好的保温材料。
[0034]所述烧结月壤4为若干烧结形成的圆球状月壤球。如此设计，圆球有着最大的换热面积，在储热的角度上来说，球形填充物可以实现最大的储热效果。
[0035]所述热传递主体3包括竖向且平行布置的若干第一热管3
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2及若干第二热管3
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2。第一热管3
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2为高温热管，第二热管3
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置，其特征在于：包括集/散热器(1)、温差发电器(2)、热传递主体(3)、烧结月壤(4)及保温腔体(5)，其中，所述热传递主体(3)竖向布置在所述保温腔体(5)内，所述烧结月壤(4)填充至热传递主体(3)与保温腔体(5)内壁之间，热传递主体(3)的顶端位于保温腔体(5)外部，所述温差发电器(2)连接设置在集/散热器(1)与热传递主体(3)的顶端之间。2.根据权利要求1所述的一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置，其特征在于：所述保温腔体(5)为由恒温月壤构成的人工坑洞。3.根据权利要求1或2所述的一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置，其特征在于：所述烧结月壤(4)为若干烧结形成的圆球状月壤球。4.根据权利要求1所述的一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置，其特征在于：所述热传递主体(3)包括竖向且平行布置的若干第一热管(3
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2)及若干第二热管(3
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3)。5.根据权利要求4所述的一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置，其特征在于：若干第一热管(3
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2)及若干第二热管(3
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3)交错布置。6.根据权利要求5所述的一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置，其特征在于：若干第一热管(3
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2)及若干第二热管(3
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3)沿水平方向呈圆形排布。7.根据权利要求4、5或6所述的一种利用烧结月壤储热/冷的月球基地TEG发电装置，其特征在于：所述热传递主体(3)还包括若干均热板(3
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1)，若干所述均热板(3
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【专利技术属性】
技术研发人员：秦江，李韦康，刘泽宽，程昆林，王聪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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