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碱金属热电转换器

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碱金属热电转换器(AMTEC)是直接将热量通过电化学方式转化为电能的元素。因为它是高效的并且没有活动部件,所以可以期望诸如航天器之类的应用。1966年福特约瑟夫T.库默尔和尼尔·韦伯,其曾担任该公司发明的,名称为“钠热引擎(钠热引擎)”根据美国专利3404036345835635351634049877获得。

通过施加900K至1300K的热量,可产生直流电,转换效率为15%至40%。循环产生电。AMTEC的特点是通过固体电解质中钠蒸气的绝热膨胀将钠原子分为钠离子和电子。AMTEC将绝热的钠蒸气膨胀直接转化为电能。

碱金属热电转换器

转换器作为电解质钠硫电池使用β氧化铝固体电解质使用

在400至700K的低压下,将冷凝后的液态钠中的900至1300K的高温高压钠蒸气分开。单电池的开路电压为1.37V,在1350K(1080°C)时的输出密度为0.40W / cm2。

在实验室中,AMTEC电池的效率达到了16%。高压多管模块(使用截至2009年的**新计算机仿真技术)有望在不久的将来达到0.2 KW /升的功率密度,效率达到20%到25%。当工作流体从钠变成钾时,使用1mm厚的管在1100K下运行时,效率估计从28%提高到31%。随着开发的进展,随着功率密度的增加,效率有望从35%提高到40%。可以预期钾在较低的温度下运行

AMTEC需要输入能量来维持温度,并且可以使用放射性同位素集中日光燃烧核反应堆等。在整个系统中,当前的当前收集技术和未来的AMTEC转换效率被认为可达到14 W / kg的**值。为了提高长期运行的可靠性,降低工作温度(600K),减小尺寸并延长整个系统的寿命是个问题。深空探索将用于使用放射性同位素的混合系统中可以通过隧穿,扩散和解吸模型进一步定量描述界面电化学动力学AMTEC的可逆热力学循环表明,其效率**多比卡诺循环略低。

正在考虑将AMTEC在空间系统中的应用。如果效率为+ 25%或更高,则发电成本将为$ 350 / kW,并且AMTEC有望在各种分布式电源(包括炉子热水器露营车的电源)中广泛传播。管道阴极保护油井从设施遥测应用进行了研究。通过利用余热进行热电联产,有望提高效率并降低发电单价。

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