[转载]同位素温差发电机

2017-08-31
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文章简介：放射性同位素温差发电器是将放射性同位素的衰变热利用塞贝克效应直接转换成电能的一种高生存力的致密能源,是目前月球表面和深太空探测以及偏远地带用可供选择的最佳电源塞

放射性同位素温差发电器是将放射性同位素的衰变热利用塞贝克效应直接转换成电能的一种高生存力的致密能源,是目前月球表面和深太空探测以及偏远地带用可供选择的最佳电源

塞贝克效应是一种热电效应,在一定温度下,材料本身会产生电势差

最早的温差发电机于1942年由前苏联研制成功, 发电效率为1.5%~2%.之后一些特殊领域对电源的需求大大刺激了温差电技术的发展. 从20世纪60年代开始陆续有一批温差发电机成功用于航天飞机、军事和远洋探索.

近几年随着科学技术的不断进步, 温差发电机正逐渐拓宽其应用领域, 不仅在军事和高科技方面, 而且在民用方面也表现出良好的应用前景.随着能源与环境危机的日益逼近, 科学家在利用低品位与废能源发电方面加大了研究力度, 部分研究成果已进入产业化.

自从1969年阿波罗号飞船成功登陆月球, 人类对太空的探索一直在不断深入地进行中. 随着探索空间的拓展,人们将目标投向更远的星球、甚至是太阳系以外的远程空间. 在远离太阳、黑暗、冰冷和空洞的世界里, 太阳的辐射量极其微小,太阳能电池很难发挥作用.

使用热源稳定、结构紧凑、性能可靠、寿命长的放射性同位素温差发电系统成为理想的选择. 利用温差电技术,一枚硬币大小的放射性同位素热源能够提供长达二十年以上的连续不断的电能, 这是其他任何一种能源技术所不能比拟的.

美国国家航空和宇航局(NASA)已先后在其阿波罗登月舱、先锋者、海盗、旅行者、伽利略和尤利西斯号宇宙飞船上使用以各种放射性同位素为热源的温差发电装置.

其中旅行者1号飞船需要在太空中进行长达33年的科学考察, 该飞船上的所有电能均由热电转换模块提供.其发电系统包括1200个温差发电机, 由放射性燃料Pu-238的中子衰减提供热能. 该电力系统已安全运行了33年,预计可继续工作5至10年.

相比于太阳能电池, 放射性同位素温差发电系统不仅具有寿命长和性能可靠的优点, 而且拥有诱人的比体积和比重量.尤利西斯号飞船如按照太阳能电池进行结构设计, 其携带电池板的重量将达 550 kg, 是飞船自身重量的两倍, 对运载火箭来说难以负荷.而采用温差发电系统时, 发电机的重量只有56 kg, 完全可以满足飞船在航行、通讯和科学仪器使用方面的所有用电要求。