同位素光伏-热电耦合发电系统研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wsz2228507
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
航空航天领域一直是美国、俄罗斯、欧盟、日本、印度、中国等国家的研究重点,以人造卫星等空间飞行器为代表。外太空环境的极端性和复杂性则对卫星的能源供给提出了较高要求,目前近地卫星用电池多为太阳能电池、锂离子电池等。而在深空探测领域,如近月、近火卫星等,需要长时间无太阳光照射的背光工作,太阳能、锂离子电池往往无法长时间满足深空探测的特殊需求。上世纪50年代,为了解决能源持续供给的问题,以美、前苏联为首的国家转向研究基于反应堆和放射性同位素热源的核电池。核电池最初服务于在国防军工事业,现逐渐趋向于民用。目前同位素电池主要包括同位素热光伏(RTPV)和同位素温差电池(RTG),而单一同位素电池受制于自身理论极限,无法进一步提升系统转换效率,在追求质量比功率的深空探测领域,将二者结合所构成的同位素光伏-热电耦合电池具有很大的研究意义。随着钙钛矿光伏电池的研究深入,由于在低温段温度升高对其转换效率影响较小,可作为耦合系统中RTPV的发电元件,能够在保持较高光电转换效率的同时,将热能通过温差电池进行二次发电,进而提升系统的能量转换效率。目前,国内关于光伏-热电耦合发电的研究以理论计算居多,实验研究相对匮乏,且缺乏一套与实验适配的模拟仿真系统。本文设计搭建了基于实验室条件的耦合平台,并建立了一套与实验数据吻合的仿真模型,由于目前钙钛矿电池研究尚未成熟,本研究采用商业化硅电池,可为未来基于钙钛矿电池的同位素光伏-热电耦合电池的研究做技术储备。在物理设计部分,首先分析了光伏电池与温差电池间接触热阻对系统性能的影响,并设计出一种新型的卡扣结构,可在实现各部件稳定连接的同时有效降低接触热阻的影响。然后结合有限元仿真软件模拟系统温度分布及电输出性能,从而优化并确定了系统内连接方式和各部件材料的选择。最后搭建了光伏-热电耦合平台,实验装置基本与设计吻合,结构稳定,符合预期。在实验分析部分,首先开展系统稳定性测试实验,记录系统关键位置的温度随光照强度的变化趋势。然后通过分组实验分析了光伏电池受光面光照强度、光伏电池温度对光伏、温差电池输出性能的影响。最后分别建立了光电和热电的仿真模型,将仿真输出与实验数据进行对比以验证模型的可靠性。在模拟优化部分,在已验证的有限元仿真软件中建立对照组和实验组,分析了卡扣表面积、引脚宽度和与热电器件隔热层导热系数对耦合系统能量转换效率的影响,得到了基于本设计的结构优化方案,使系统能量转换效率进一步提升。最后,全文综合研究了影响光伏-热电耦合发电系统性能的各个因素,较为完整地阐述了系统设计、实验分析、模型仿真及结构优化过程,建立了一套光伏-热电耦合系统的研究方法,为将来类似研究工作的发展提供了有益的指导。
其他文献
本文以易挥发的二氯甲烷废气为研究对象,以13X分子筛为吸附材料,自制一套动态吸附实验装置,考察了吸附过程中不同因素对分子筛吸附性能的影响;并针对实际工业废气中存在大量水蒸气的问题,采用液相硅烷化法和液相脱铝硅烷化法对分子筛进行疏水改性,探究不同湿度条件下改性分子筛的疏水效果和对二氯甲烷的吸附性能,主要研究内容如下:(1)考察了填料高度、气体流速、气体温度、填料空隙率、相对湿度等因素对13X分子筛吸
光学字符识别(Optical Character Recognition,OCR)系统被广泛应用于各个领域,已成为提高工作效率、促进智能化社会建设的重要助力。在研究者的努力下,字符识别算法得到快速发展,其识别的准确率越来越高,实用性也越来越强,但却需要更大的计算量和更长的计算时间。近年来,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)技术迅速发展,集成的资
基于工作过程的课程开发,是进行课程开发的理论依据和实践基础。国家出台多项文件明确提出了职业教育要坚持“校企合作、工学结合”、“互联网+职业教育”与课程思政等理念。技师学院作为职业教育院校非常重要的组成部分,要积极进行相关的教教育实践。本论文是基于工作过程的“新能源汽车维护”的课程开发、实施和评价。从掌握相关的理论和概念,组建由学校骨干教师、企业专家以及职教专家等多方组成的教材开发团队,完成企业调研
现在各种新型技术和性能更加优秀的算法的出现为使无人驾驶车辆向着无人化、智能化方向的发展提供了强有力的支撑。在未来的智能城市交通规划中,无人驾驶技术是不可或缺的一部分,它能在一定程度上减少交通的压力和不必要的交通事故的发生,为美好社会的建设添砖加瓦。作为无人驾驶汽车技术的一部分,路径规划对于我们来说研究意义很大。本文在分析了无人驾驶汽车现状和对现有路径规划算法归纳对比的基础上,选择了一种双重路径规划
聚落作为人类居住、生活的场所,历史时期人类活动往往围绕聚落进行,农业活动也都是以聚落为中心向周围辐射,当周围的土地开垦达到上限后聚落就会发生迁移,从而形成新的农垦区域,聚落和耕地都是相辅相成的关系,这种分布和演变过程反映了LUCC(土地利用/土地覆被变化)在区域环境变化中的重要地位。“一江两河”地区属青藏高原,是西藏历史时期农业开垦活动最剧烈,人口增长最快的地区,其聚落格局演变与耕地变化能够为区域
琼北位于海南省最北部,由海口、琼海、文昌、定安、临高、儋州、澄迈、屯昌八个市县共同构成。近年来,琼北八市县共同组成了区域联合体,成为海南岛旅游新热点,当地的传统村落更是深受外来游客的关注。琼北地区的原住民大都来自不同地域。在漫长的历史发展过程中,琼北村落受客家、广府、南洋、闽系等文化的影响,形成了极具地域特色的村落格局和建筑风貌,具有较高的保护与研究价值。但随着人民生活水平的提高,原本的老旧建筑已
小公园连接着大民生。作为城市综合生态系统的组成部分,公园绿地不仅是居民日常游憩社交的重要场所,而且在改善生态环境质量、凸显城市风貌和促进绿色可持发展等方面也发挥着重要作用。在当前城市化快速推进的背景下,如何采用公平客观的手段评价公园绿地的建设水平,科学合理地展开公园选址,成为城市发展过程中亟待解决的问题。传统研究采用人均绿地面积、绿化率等统计指标仅能从宏观上对现状展开评价,已无法满足现阶段城市精细
为提高两端简支工字钢梁的整体稳定承载力,可在梁跨内的受压翼缘上设置约束侧向位移的弹性或刚性支承,从而形成了侧向支承梁。侧向支承梁常见于有檩屋盖体系中的屋面梁,檩条可视为侧向支承。弹性弯扭屈曲临界弯矩是描述侧向支承梁保持整体稳定的重要参数,因而得到了国内外学者的广泛关注,相关研究成果也被设计标准采纳。对于跨内等间距布置刚性支承的钢梁,我国现行国标GB 50017—2017和GB 50018—2002
1000k V特高压变电构架与传统的220k V、330k V、500k V和750k V等输电塔架相比,高度更高、跨度更大、结构形式更加复杂,具有轻质、高柔、小阻尼、低基频等特点。在强风作用下,构架结构会产生剧烈振动,是典型的风荷载敏感结构,且有关设计规范中未给出此类结构风荷载系数的取值,因此1000k V特高压变电构架的风荷载特性及风致响应研究具有重要的工程实践意义。本文通过高频天平测力风洞试
高放射性废弃物是人类在利用核能时产生的一种副产物,若没有将其及时、妥善地处置,这类废弃物将会严重威胁人类的生存。目前,深地质处置法是处理这类废弃物最为成熟且可靠的方法。深地质处置法是一种由废物罐、缓冲回填材料和地下围岩体构成的多重屏障体系。其中缓冲回填材料一般由高压实的膨润土-砂(或纯膨润土)砌块拼接而成,是构成多重屏障体系的核心部分。缓冲砌块选用含有大量蒙脱石等粘土矿物的膨润土为主要材料。膨润土