一种月壤温差发电式发电装置 |
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| 申请号 | CN202311766071.8 | 申请日 | 2023-12-21 | 公开(公告)号 | CN117856659A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 中国电子科技集团公司第十八研究所; | 发明人 | 吴博涵; 吕冬翔; 侯旭峰; 阎勇; 刘锐; 周天; 李轩; 袁承洋; 王硕纯; 郭宇辰; 丁肇团; 刘佳林; 陈媛媛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种月壤温差发电式发电装置，包括发电模 块 主体、肋板和 传热 器件，发电模块主体，用于利用环境温差进行发电；肋板，将热量在发电模块主体与外部环境之间进行传递，设置于发电模块主体表面；传热器件，将热量在发电模块主体内部和月壤之间进行传递，设置于发电模块主体上。由于采用温差发电方式，在月昼、月夜期间均能稳定提供 电能 ；结构简单，体积小巧，增加空间利用率，极大简化随运载火箭上行及在月面安装过程中的操作难度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种月壤温差发电式发电装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种月壤温差发电式发电装置技术领域背景技术[0002] 月球作为地球唯一的天然卫星,因其独一无二的位置资源、极具特点的环境资源、丰富的物质资源,是人类进行空间探测和开发利用太空的首选目标。月球与地球相比，具有以下特点：月壤热导率极低，在距月表1.3m深的月壤即可出现温度范围为‑17.5℃～‑16℃的恒温层；月球昼夜温差大，月表在月昼时温度可高达120℃，月夜时温度可低至‑180℃，有利于在月表和月壤间形成较大温差。基于以上特点通过温差发电技术将月表与月壤之间的温差转换为电能，能够为探月活动提供稳定、持久、量级大的原位能源保障。 [0003] 月面大量设备需要持续、稳定的电能供应。宇宙空间主要电能来源为太阳能，但是月夜持续时间较长，约为14个地球日，月夜期间无法利用太阳能；同时月球极地同样会出现极夜现象，极夜期间电能供应会是一个重大问题。目前在月夜期间电能的提供方式较少，所以需要一种可以在月夜期间可以稳定、便利和体积较小的发电装置来解决上述问题。发明内容 [0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种月壤温差发电式发电装置，尤其适合应对月夜期间发电难和体积较大难以携带的问题。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是： [0006] 一种月壤温差发电式发电装置，包括： [0007] 发电模块主体，用于利用环境温差进行发电； [0008] 肋板，将热量在所述发电模块主体与外部环境之间进行传递，设置于所述发电模块主体表面； [0009] 传热器件，将热量在所述发电模块主体内部和月壤之间进行传递，设置于所述发电模块主体上。 [0010] 进一步的，所述发电模块主体包括： [0011] 均热组件，用于与所述传热器件进行热量传递，所述传热器件贯通于所述均热组件上； [0012] 集热组件，用于与所述均热组件进行热量传递，位于所述均热组件外部； [0013] 发电组件，利用所述壳体与所述集热组件二者的热量差进行发电，位于所述集热组件外部。 [0014] 壳体，用于跟所述肋板和外部环境进行热量传递，位于所述发电组件外部。 [0015] 进一步的，所述发电装置一端放置于月面内与月壤进行热量交换，另一端暴露在月面上与环境进行热量交换。 [0016] 进一步的，所述发电模块主体顶端设置有端子，用于将电能进行输出。 [0017] 进一步的，所述发电组件在月昼期间采用Bi2Te3基材料，在月夜期间采用Bi‑Sb基材料或MgAgSb基材料中的一种。 [0019] 图1是本发明的实施例提供的示意图 [0020] 图2是本发明的实施例提供的内部结构图 [0021] 图中： [0022] 1、发电模块主体100 2、均热组件101 3、集热组件102[0023] 4、发电组件103 5、壳体104 6、肋板200 [0024] 7、传热器件300 具体实施方式[0025] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。 [0026] 下面以具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面几个具体实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。 [0027] 图1为本发明实施例提供的示意图，一种月壤温差发电式发电装置包括： [0028] 发电模块主体100、肋板200和传热器件300，肋板200和传热器件300设置在发电模块主体100上。经过温差发电后，发电模块主体100顶端的端子连接储电设备进行储电。 [0029] 如图2所示，发电模块主体100包括均热组件101、集热组件102、发电组件103和壳体104，传热器件300贯穿于均热组件101，均热组件101位于发电模块主体100最内部，集热组件102位于均热组件101外部，发电组件103位于集热组件102外部，壳体104位于发电组件103外部。月面以上的环境热量通过肋板200与壳体104进行交换，月面以下月壤的热量通过传热器件300向均热组件101进行交换，集热组件102与均热组件101进行热量交换，发电组件103利用其两侧壳体104和集热组件102的热量差进行温差发电。由于采取上述方案，在月昼、月夜期间均能稳定提供电能；结构简单，体积小巧，增加空间利用率，极大简化随运载火箭上行及在月面安装过程中的操作难度。 [0030] 优选的，发电装置底部放入月面以下1.5米的月壤内，顶部暴露在月面以上的环境中。 [0031] 优选的，传热器件300为封闭管路，形状呈“O”型，每个发电装置中传热器件300的数量为5个，在均热器件101沿周向均匀分布。 [0032] 优选的，每个发电装置中肋板200的数量为5个，在壳体104表面均匀分布。 [0033] 优选的，发电模块主体100为圆筒状并采用密封设计。 [0034] 实施例一，在月昼期间，环境的热量通过肋板300传递到壳体104，壳体104作为热端，集热器102作为冷端，发电模块103选用Bi2Te3基材料，肋板200表面喷涂高吸收率热控涂层，增加肋板200的吸热能力，提高热端温度；将发电装置的底端放入事先挖掘好的月面以下1.5米的月壤内部，发电装置的顶端暴露在月面以上的环境中，由于月昼时月表温度可达到120℃，通过肋板200进行热量交换壳体104吸收大量热量；月面以下1.3米的月壤内部温度为‑17.5℃～‑16℃的恒温层，热量通过传热器件300依次向均热组件101和集热组件102进行交换，在发电组件103之间形成较大的温度差进行温差发电，最后通过发电模块100顶端的端子与储电设备连接进行储电操作。 [0035] 实施例二，在月夜期间，环境的热量通过肋板300传递到壳体104，壳体104作为冷端，集热器102作为热端，发电模块103选用Bi‑Sb基材料或MgAgSb基材料，肋板200表面喷涂高发射率热控涂层，增加肋板200的散热能力，降低冷端温度；将发电装置的底端放入事先挖掘好的月面以下1.5米的月壤内部，发电装置的顶端暴露在月面以上的环境中，由于月夜时月表温度可达到‑180℃，通过肋板200进行热量交换壳体104释放大量热量；月面以下1.3米的月壤内部温度为‑17.5℃～‑16℃的恒温层，热量通过传热器件300依次向均热组件101和集热组件102进行交换，在发电组件103之间形成较大的温度差进行温差发电，最后通过发电模块100顶端的端子与储电设备连接进行储电操作。 [0036] 本申请附图中的流程图和框图，示出了按照本申请公开的各种实施例的方法的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块的一部分，上述模块的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应该注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同附图中所标准的顺序发生。例如，两个连接地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按照相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或者流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能来实现。 [0037] 以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。 |
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