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空天防御  2020, Vol. 3 Issue (2): 72-75    
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基于有机/无机复合材料的航天环境下高效热电转换技术研究 
胡济珠,周俊,李云云
同济大学 物理科学与工程学院声子学与热能中心,上海 200092 
Research on Thermoelectric Conversion Technology Under Aerospace Environment Based on Organic/Inorganic Composites
HU JiZhu, ZHOU Jun, LI Yunyun 
Center for Phononics and Thermal Energy Science, School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China 
全文: PDF(5879 KB)  
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文章导读  
摘要 
针对航天飞行器电源系统问题,设计了利用太阳直射面与背阴面的有机/无机复合材料温差发电的装置。在现有太阳电池阵列电源系统的基础上,利用温差发电改进了电源系统,并对其设计原理的合理性、可靠性、经济性以及先进性做出了分析。选取聚偏氟乙烯/镍纳米线复合材料的相关参数以及铜导电板为例进行了理论计算,结果表明:当热电元件腿长较短时,接触效应对热电发电模块的影响很大;选取合适的腿长,装置可以获得较高的输出功率密度,质量比功率达到7.21W/kg。相比较原先的太阳电池阵列,这种新设计可有效地利用星外资源,节约成本并提供能源。 
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Abstract
In order to solve the problem of power system for spacecraft, a thermoelectric generator based on organic/inorganic composites is designed. This generator utilizes the temperature difference induced by the sunlight. The power system of a solar array can be improved via thermoelectric generator. The rationality, reliability, economy and advancement of its design principle are explained. Taking n-type polyvinylidene fluoride (PVDF)/Ni nanowire and Cu electricity plate as an example, the results show that when the thermoelement length is short, the contact effect must be considered. Besides, when taking a suitable thermoelement length, a large output power density of the thermoelectric device can be obtained, and the specific power of mass reaches up to 7.21W/kg. Compared with the original solar array, this new design can effectively utilize extra-satellite resources, save costs and provide energy.
收稿日期: 2019-12-25      出版日期: 2020-06-21
ZTFLH:  V57   
基金资助:国家自然科学基金(11890703), 上海航天基金(SAST2017008)
通讯作者: 李云云(1983—),女,博士,主要研究方向为热力学与统计物理。     E-mail: yunyunli@tongji.edu.cn
作者简介: 胡济珠(1992—),男,博士,主要研究方向复合材料热输运理论研究。
引用本文:   
胡济珠, 周俊, 李云云. 基于有机/无机复合材料的航天环境下高效热电转换技术研究 [J]. 空天防御, 2020, 3(2): 72-75.
HU JiZhu, ZHOU Jun, LI Yunyun.
Research on Thermoelectric Conversion Technology Under Aerospace Environment Based on Organic/Inorganic Composites
. Air & Space Defense, 2020, 3(2): 72-75.
链接本文:  
https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/      或      https://www.qk.sjtu.edu.cn/ktfy/CN/Y2020/V3/I2/72

参考文献
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