[发明专利]空间飞行器的太阳能水基高压高纯氢氧燃料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间飞行器的燃料制备方法。

背景技术

21世纪是军事航天的世纪。在未来战争中，近体空间将成为新的制高点，对现代战争有革命性的影响。人类将在近体空间展开一场前所未有的，以开发利用空间丰富资源和争夺控制权为主要内容的大竞争，航天武器装备将会得到更加迅速的发展。推进系统是机动飞行器正常工作和运行的重要保障，因此也是各国研究开发的重点。推进系统按照推力产生的方式可以分为常规的化学推进系统和非常规的电、核、激光等推进系统。在机动空间平台中，常规化学推进系统具有效率低、危险性大、污染严重等问题，不能满足现代飞行器的要求，因此开发和研制新型非常规推进系统具有重要的实际意义和巨大的应用前景。氢能和氧能是二十一世纪航天航空领域重要的动力来源。利用氢能和氧能的水基推进技术是最具发展前途的新型非常规推进技术之一，它具有效率高、安全性好及使用方便等特点，对机动空间平台推进技术的发展具有重要的意义。但目前在空间飞行器上制备氢能和氧能的技术还不成熟。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间飞行器的太阳能水基高压高纯氢氧燃料制备方法，用制备出的氢、氧作为推进系统的推进剂，以克服常规化学推进系统效率低、危险性大、污染严重等问题。它由下述步骤组成：一、由太阳能独立供电系统1中的太阳能电池帆板将太阳能转变为电能，供给电解水系统2和氢气与氧气的净化与增压系统3；二、电解水系统2利用太阳能独立供电系统1输出的电能把水分解为氢气和氧气；三、氢气与氧气的净化与增压系统3对氢气和氧气进行干燥和升压以备使用。

在自然界中，氢和氧是以结合水的形式存在的，因此如果通过电分解的方法把它们分别从水中分离出来，再分别进行处理，成为航天器所需的动力源，则有效解决了航天领域飞行器能量来源的问题，对宇航科技的发展具有十分重要的意义。太阳能是一种清洁的能源，如果利用太阳能来制氢和氧，那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的能源，其意义十分重大。最近，已有报道证实，在月球和其他星球上可以提炼出液态水。如果能够应用其它星球上存在的水进行电解制备氢和氧，并以此作为空间站和航天器发动机的能量来源，就有效解决了人类在空间环境所需的能源问题，为人类在太空的探索敞开了大门。水的电解和还原过程无污染且危险性较小，空间中太阳能发电的过程效率较高，因此克服了常规化学推进系统效率低、危险性大、污染严重等问题。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图，图2是实施方式三中聚合物薄膜电解槽的结构示意图，图3是实施方式三中固体氧化物电解槽。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式由下述步骤组成：一、由太阳能独立供电系统1中的太阳能电池帆板将太阳能转变为电能，供给电解水系统2和氢气与氧气的净化与增压系统3；二、电解水系统2利用太阳能独立供电系统1输出的电能把水分解为氢气和氧气；三、氢气与氧气的净化与增压系统3对氢气和氧气进行干燥和升压以备使用。氢气和氧气作为发动机的工质来产生推力。

太阳能独立供电系统1由太阳能电池帆板1-1、控制器1-2、蓄电池1-3和逆变器1-4组成，太阳能电池帆板1-1的输出端通过控制器1-2连接到蓄电池1-3上以将太阳能转化成电能，并且通过控制器1-2的整流和稳压将电能向蓄电池充电，蓄电池1-3连接逆变器1-4的输入端以把蓄电池放出的电流经过逆变器的整流作用，变成220V交流电供给负载使用。

电解水系统2包括开关电源2-1和电解槽2-2，电流在经过可控制的开关电源2-1的控制调节后流入电解槽2-2。在电解槽2-2中发生电解反应，所述开关电源2-1为斩波器。电解电压为2-3V，控制生成氢气的最大流量为500mL/分钟，氧气的最大流量为350mL/分钟。通过出气量和气体给出比控制系统控制氢气的出口压力为0.4MPa，氧气的出口压力为0.25-0.3MPa。

氢气与氧气的净化与增压系统3对氢气和氧气进行干燥并用压缩机升压至10Mpa后存入钢瓶。