化学能源在航天电源技术中的发展与应用加工中心

通过化学反应，可以利用化学原料制成适用于航天器的燃料电池，燃料电池化学反应会产生水，经过处理后可以直接饮用，因此在载人航天器中应用广泛。目前主要应用方式为化学电池组和航天用燃料电池两种。化学电池组的发展与应用因为一次化学电池无法重复充电，在高电流放电时存在散热问题并导致安全性问题，限制了其在航天电源中的应用。目前应用较多的类型包括银锌、银镉、镍镉、镍氢、锂离子蓄电池。银锌电池组性能稳定，但会在环境中自行放电并且循环充放电次数不多，目前已经很少用。镍镉电池组具有很长的使用寿命和循环寿命，但过放电较大会影响其使用寿命，目前已经被镍氢电池组逐步替代。镍氢电池组质量轻、能量密度高目前已经在飞行器上广泛使用。锂离子电池组的单位质量和单位体积比能量均优于其他化学电池，但由于其循环使用寿命低，将来可充当过渡电源。航天用燃料电池的发展与应用燃料电池同时具备化学电池和内燃机的特点，在工作中只要持续补充燃料，便可以输出电能，有很高的燃料利用率。目前主要有质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池两类。目前燃料电池通常与太阳能电池或者其他电源结合使用，可以提供稳定的连续电能。由于燃料电池具备高比能量、清洁性、安全性同时不受卡诺循环限制的特点，在月球以及火星基地中具有很强的应用潜力。核电源的发展与应用航天器应用的和电源包括核反应堆温差发电器、同位素温差发电器、热离子发电器等等，这些不同类型的发电器都是利用原子核裂变、衰变释放的能量进行发电，这些能量会用热传递的形式释放出来，利用热电转换器直接转换为电能。核电源有着寿命长、可靠性高的优势，对于强带电粒子场、核辐射与微流星轰击，有着良好的承受力，可以应用在军用卫星与探测器之中。在美国，气象卫星、深空探测器中都应用了核电源。但是，核电源也有突出的缺点，就是价格昂贵，安全性能差，目前各个国家都在致力于研究更优异的核电源，以便满足功耗增长的客观需求，相信在空间核能源的发展下，核能源将会得到更为广泛的应用。

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