热电技术研究与温差发电机在国防和太空领域的应用

时间： 2019-06-11 来源：II-VI MARLOW

技术问答

由于恶劣和不断变化的环境，太空和国防技术对于所使用元器件的可靠性和耐久性具有较高的要求。温差发电机（TEG）适应于这两个领域并且具有成本低廉，省时省力的优点。一起来看看目前热电领域正在进行的研究以及与国防和航空航天相关的应用吧。

研究

热电技术有望为整个工业领域带来革命性的改变，尽管目前热电技术存在一些技术难点，但是对于热电技术的研究仍然是科学界的热点。

在2012年，来自西北大学和密歇根州立大学的研究人员发现了一种新型的高效热电材料，这种材料基于半导体碲化物能够实现大约15%-20%的废热到电能转换。这种新型材料在常温中能够保持稳定且由于能量转化效率高在军事和工业界都有足够的实用意义。

提高热电转换效率和实用性的研究推动了整个行业的发展，IDTechEx预计在未来十年，热电行业将迎来较大的增长和发展，到2023年行业产值预计能够达到8.75亿美元。

国防应用

商业和军事飞行器中都会经常将热电模块技术应用于无线传感器中，这些无线传感器的作用是环境，结构和温度监控等。热电器件的使用降低了维修次数从而大大削减了财力和时间成本。温差发电机的应用还可以实现监控数据的无线传输。

例如，洛克希德-马丁公司研发的一个应用于F-35战机的预测维护系统，该系统与飞机的自动后勤资讯系统（ALIS）相关联，通过优化维修过程和预测机体可能发生的结构损伤来协助飞机维护人员对飞机进行保养，。其中，温差发电机利用飞机发动机内外温差和飞机客舱内外温差实现了对传感器的供能，每一台F-35战机都有一个状态与使用监测系统以保证飞机对自身状态的实时监测，这些数据都会被自动传送到ALIS系统。

航空航天应用

太空探索中需要确保高精尖元器件在较大的温差环境下（+86°F— -197°F）稳定运行。放射性同位素温差发电机（RTG）配合超级电容器或者充电电池等储能器件可以保证元器件在恶劣环境中稳定可靠的进行工作。

早在1997年，Cassini号被发送到土星轨道中研究土星的大气层，环绕轨道以及磁场，直到2017年Cassini号坠落，其运行期间飞行器内部的器件都是通过三个放射性同位素温差发电机供能的。对于土星来说，由于与太阳距离过远，无法获取太阳能为卫星供能。此外，RTG同样为NEW Horizons号飞行器供能，这是第一艘近距离观察冥王星和柯伊伯带的飞船，从2006年一直到今天，该飞船仍然在正常工作。

好奇号火星车是由美国NASA火星实验室研制出的用于探测火星表面巨坑的火星车。从2011年以来该火星车开始工作，为地球上学者持续提供关于火星上的气候，地质以及关于水和微生物迹象的数据。

好奇号上使用以钚-238为能源的RTG为火星车的机械臂，轮胎和设备功能。火星环境与核材料之间的巨大温差使得RTG很容易就能够产生充足的源源不断的超过110w的电能。同时，两个可持续充放电的锂离子电池也为火星车提供了能源保障。

好奇号火星车还装备了由II-VI MARLOW公司开发的ChemCam热电模块。这是第一款主动遥感器件，该器件通过使用激光脉冲来探测火星表面岩石中含有的原子种类。对火星表面和大气层中的数据进行收集。

ChemCam热电模块不是II-VI Marlow公司探索太空的唯一产品。II-VI Marlow公司的热电产品已经被广泛应用到各种太空应用中。作为美国和国际空间机构的供应商，II-VI Marlow公司拥有专业的科研团队，能为用户提供优质的服务！欢迎广大客户选购II-VI Marlow公司旗下产品！

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