chuyển đổi(chuyển đổi)

english converter

tóm lược

  • một thiết bị để thay đổi một chất hoặc hình thức hoặc trạng thái thành một chất khác

Tổng quan

Bộ chuyển đổi nhiệt điện-kim loại kiềm (AMTEC), ban đầu được gọi là động cơ nhiệt natri (SHE) được phát minh bởi Joseph T. Kummer và Neill Weber tại Ford vào năm 1966, và được mô tả trong Bằng sáng chế Hoa Kỳ 3404036, 3458356, 3535163 và 4049877. Nó là một thiết bị điện hóa tái sinh nhiệt để chuyển đổi trực tiếp nhiệt thành năng lượng điện. Nó được đặc trưng bởi hiệu quả tiềm năng cao và không có bộ phận chuyển động ngoại trừ chất lỏng làm việc, làm cho nó trở thành một ứng cử viên cho các ứng dụng năng lượng không gian.
Thiết bị này chấp nhận đầu vào nhiệt trong phạm vi 900131300 K và tạo ra dòng điện trực tiếp với hiệu suất thiết bị dự đoán là 15 chuyến40%. Trong AMTEC, natri được điều khiển xung quanh một chu trình nhiệt động kín giữa bể chứa nhiệt độ cao và bể chứa làm mát ở nhiệt độ thải nhiệt. Đặc điểm độc đáo của chu trình AMTEC là sự dẫn ion natri giữa vùng áp suất cao hoặc độ hoạt động và vùng áp suất thấp hoặc độ hoạt động ở hai bên của chất điện phân rắn chịu nhiệt có tính dẫn nhiệt cao gần như tương đương với sự giãn nở nhiệt của hơi natri giữa cùng áp suất cao và thấp. Quá trình oxy hóa điện hóa natri trung tính ở cực dương dẫn đến các ion natri, đi qua chất điện phân rắn và các electron, đi từ cực dương qua mạch ngoài, nơi chúng thực hiện công việc điện, đến cực âm áp suất thấp, nơi chúng kết hợp lại với cực âm áp suất thấp, nơi chúng kết hợp lại với các ion để tạo ra khí natri áp suất thấp. Khí natri được tạo ra ở cực âm sau đó đi đến một bình ngưng ở nhiệt độ thải nhiệt có lẽ 400 400, 700 K, nơi cải cách natri lỏng. AMTEC do đó là một tế bào tập trung điện hóa, chuyển đổi công việc được tạo ra bằng cách mở rộng hơi natri trực tiếp thành năng lượng điện.
Bộ chuyển đổi dựa trên chất điện phân được sử dụng trong pin lưu huỳnh natri, natri beta al -alumina, pha tinh thể có thành phần biến đổi có chứa oxit nhôm, Al 2 O 3 và natri oxit, Na 2, theo tỷ lệ danh nghĩa là 5: 1, và một lượng nhỏ oxit của kim loại cation nhỏ, thường là lithium hoặc magiê, giúp ổn định cấu trúc tinh thể beta. Chất gốm điện phân rắn natri al -alumina (BASE) gần như cách điện đối với việc vận chuyển điện tử và là pha ổn định nhiệt động khi tiếp xúc với cả natri lỏng và natri ở áp suất thấp.
Các AMTEC đơn bào có điện áp mở cao tới 1,55 V và mật độ năng lượng tối đa cao tới 0,5 W / cm ở nhiệt độ 1173 K (900 ° C) đã thu được bằng các điện cực kim loại chịu lửa ổn định lâu dài.
Hiệu quả của các tế bào AMTEC đã đạt 16% trong phòng thí nghiệm. Các mô-đun đa ống điện áp cao được dự đoán sẽ có hiệu suất 20% 25% và mật độ công suất lên tới 0,2 kW / l dường như có thể đạt được trong tương lai gần. Các tính toán cho thấy việc thay thế natri bằng chất lỏng làm việc kali làm tăng hiệu suất cực đại từ 28% lên 31% ở 1100 K bằng ống BASE dày 1 mm.
Hầu hết các công việc trên AMTEC đều liên quan đến các thiết bị chất lỏng làm việc natri. Kali AMTEC đã được chạy bằng gốm điện phân rắn kali beta al -alumina và cho thấy sức mạnh được cải thiện ở nhiệt độ hoạt động thấp hơn so với natri AMTEC.
Một mô hình định lượng chi tiết về vận chuyển khối lượng và hành vi động học không chính xác của các điện cực AMTEC đã được phát triển và sử dụng để phù hợp và phân tích hiệu suất của nhiều loại điện cực khác nhau, và đưa ra dự đoán về hiệu suất của các điện cực được tối ưu hóa. Động học điện hóa interacial có thể được mô tả thêm về mặt định lượng với mô hình đường hầm, khuếch tán và giải hấp. Một chu trình nhiệt động lực học đảo ngược cho AMTEC cho thấy, tốt nhất, nó kém hiệu quả hơn một chút so với chu trình Carnot.
AMTEC yêu cầu đầu vào năng lượng ở nhiệt độ cao khiêm tốn và do đó dễ dàng thích nghi với mọi nguồn nhiệt, bao gồm đồng vị phóng xạ, năng lượng mặt trời tập trung, đốt ngoài hoặc lò phản ứng hạt nhân. Một hệ thống chuyển đổi nhiệt điện mặt trời dựa trên AMTEC có lợi thế hơn các công nghệ khác (bao gồm cả hệ thống quang điện) về tổng công suất có thể đạt được với một hệ thống như vậy và sự đơn giản của hệ thống (bao gồm bộ thu, lưu trữ năng lượng (nhiệt lưu trữ với vật liệu thay đổi pha) và chuyển đổi năng lượng trong một đơn vị nhỏ gọn). Hệ thống tổng thể có thể đạt tới 14 W / kg với công nghệ thu gom hiện tại và hiệu quả chuyển đổi AMTEC trong tương lai. Hệ thống lưu trữ năng lượng vượt trội hơn pin và nhiệt độ mà hệ thống hoạt động cho phép tuổi thọ cao và giảm kích thước bộ tản nhiệt (nhiệt độ loại bỏ nhiệt là 600 K). Các ứng dụng không gian sâu sẽ sử dụng máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ; hệ thống hybrid đang được thiết kế.
Trong khi các hệ thống năng lượng không gian là mối quan tâm nội tại, các ứng dụng trên mặt đất sẽ cung cấp các ứng dụng quy mô lớn cho các hệ thống AMTEC. Với hiệu suất 25% dự kiến cho thiết bị và chi phí dự kiến là 350 USD / kW, AMTEC dự kiến sẽ chứng minh hữu ích cho rất nhiều ứng dụng thế hệ phân tán bao gồm quạt tự cấp cho lò hiệu suất cao và máy nước nóng và năng lượng xe giải trí nguồn cung cấp, bảo vệ catốt của đường ống, từ xa từ các vị trí giếng dầu là những khu vực khác có thể sử dụng loại phát điện này. Tiềm năng để loại bỏ nhiệt thải có thể cho phép tích hợp công nghệ này vào các chương trình đồng phát thương mại và dân cư nói chung, mặc dù chi phí cho mỗi kilowatt giờ sẽ phải giảm đáng kể so với các dự báo hiện tại.
Ngoài ra với bộ chuyển đổi chuyển đổi. Một thiết bị để chuyển đổi dạng năng lượng điện hoặc tín hiệu điện thành một dạng khác. Máy biến áp quay để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, bộ biến tần tần số từ 50 đến 60 Hz sử dụng thyristor hoặc bộ chỉnh lưu thủy ngân, bộ biến tần để thay đổi tần số sóng mang trong hệ thống heterodyne, kết hợp giữa bóng bán dẫn điện và máy biến áp , Bộ chuyển đổi DC-DC làm cho các chức năng giống như máy biến áp hoạt động.
Vật phẩm liên quan Đầu dò