[发明专利]一种利用月球表面昼夜大温差的相变储能及供能系统

说明书

一种利用月球表面昼夜大温差的相变储能及供能系统，包括非绝热储箱，非绝热储箱内部充注低温工质，非绝热储箱出口与绝热储箱入口通过连接管道连接，连接管道上设置有第一截止阀，绝热储箱出口经第二截止阀、第一压力调节阀连接第一压力缓冲容器入口，第一压力缓冲容器出口通过第三截止阀、流量调节阀与膨胀机的入口连接，膨胀机和发电装置连接，膨胀机出口经节流阀、第四截止阀和第二压力缓冲容器入口连接，第二压力缓冲容器出口通过第二压力调节阀、第五截止阀与非绝热储箱入口连接，绝热储箱、第一压力缓冲容器、第二压力缓冲容器、外壁包裹多层绝热层；本发明利用低温工质的相态变化实现储能，具有结构简单、储能规模大、设备安全可靠等特点。

技术领域

本发明属于相变储能技术领域，具体涉及一种利用月球表面昼夜大温差的相变储能及供能系统。

背景技术

月球是距离地球最近的天体，蕴藏丰富的矿产资源与能源，是解决人类发展危机、开展科学观测与研究生产的理想场所。月球探测已引起美、俄、欧、日、印及中国航天界的关注与研究，并已规划建设月球基地，服务于科学探测、空间观测、科学实验、军事战略、资源开发、深空探测中转站等多项功能。其中，能源是月球基地正常工作的重要保障，是基地建设的重要组成部分，必须作为基地设计的核心技术予以考虑。

月球表面无大气，月球自转一圈约等于地球时间28天，其中，月昼14天，月夜14天。月昼期间表面温度高达120℃，而月夜期间降至-180℃。月昼期间，可利用月面丰富的太阳能提供能源供给，而在长达14天的月夜中，稳定、大功率供能成为支撑未来月球探测的关键技术。

月球表面现有的能源利用类型主要包括：1)光伏发电系统；2)光热发电系统；3)放射性同位素温差电源系统；4)空间核反应堆电源系统；5)燃料电池系统；6)月壤温差发电系统等。其中，光伏方案不满足连续工作要求，月夜需要辅助能源形式补充；现有光热方案无法解决月夜期间的能量输出；放射同位素方案综合效率低，综合成本较高；反应堆方案质量偏大、质量比功率偏小；燃料电池方案自身需要消耗大量电能；月壤方案必须对月壤进行人工改造，工程实施难度偏大。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种利用月球表面昼夜大温差的相变储能及供能系统，利用低温工质的相态变化实现储能，具有结构简单、储能规模大、设备安全可靠等特点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种利用月球表面昼夜大温差的相变储能及供能系统，包括非绝热储箱1，非绝热储箱1内部充注低温工质，非绝热储箱1出口与绝热储箱4入口通过连接管道连接，连接管道上设置有第一截止阀2，绝热储箱4表面包裹多层第一绝热层3，绝热储箱4出口经第二截止阀5、第一压力调节阀6连接第一压力缓冲容器7入口，第一压力缓冲容器7外壁包裹多层第二绝热层8，第一压力缓冲容器7出口通过第三截止阀9、流量调节阀10与膨胀机11的入口连接，膨胀机11和发电装置12连接，膨胀机11出口经节流阀13、第四截止阀14和第二压力缓冲容器15入口连接，第二压力缓冲容器15外壁包裹多层第三绝热层16，第二压力缓冲容器15出口通过第二压力调节阀17、第五截止阀18与非绝热储箱1入口连接。

所述的低温工质为液氧、液氮、液氩或液态甲烷。

所述的非绝热储箱1、绝热储箱4为不锈钢或铝合金材料，耐高压；采用一个大尺度厚壁低温压力容器构成，或由多个小尺寸薄壁低温压力容器并联组成；非绝热储箱1底部设置加注口用于低温工质补加，顶部设置安全阀。

所述的第一绝热层3、第二绝热层8、第三绝热层16采用金属反射屏与非金属间隔物相间构成，金属反射屏采用铝箔、双面镀铝涤纶薄膜或单面镀铝涤纶薄膜，非金属间隔物采用玻璃纤维或尼龙网；第一绝热层3、第二绝热层8、第三绝热层16分别包裹绝热储箱4、第一压力缓冲容器7、第二压力缓冲容器15的整个表面。