Земля и космос

bigdrum — 27.02.2023

Совершенно случайно решил почитать в Википедии про Теллур - элемент, названный в честь Земли. И вычитал следующее:

Теллур используется в производстве полупроводниковых материалов и, в частности, теллуридов свинца, висмута, сурьмы, цезия. Рассматривается производство теллуридов лантаноидов, их сплавов и сплавов с селенидами металлов для производства термоэлектрогенераторов с весьма высоким (до 72—78 %) КПД, что позволит применить их в энергетике и в автомобильной промышленности

Сразу же пришла в голову мысль о заменителях солнечных батарей. Дело в том, что СБ от природы имеют узкую спектральную характеристику. Последние разработки позволяют достичь широкой спектральной характеристики, однако в совокупности с относительно низким КПД все равно не получается настолько эффективно, насколько хочется. А вот пластина, покрытая ультрачорной краской может поглощать значительно большую часть спектра, превращая ее в тепло - и термопаре на основе теллуровых сплавов абсолютно пофигу, что ее греет. То есть теоретически - можно получать значительно больше энергии с поверхности. И еще один аспект:

Так, например, недавно[когда?] обнаружена очень высокая термо-ЭДС в теллуриде марганца (500 мкВ/К) и в его сочетании с селенидами висмута, сурьмы и лантаноидов, что позволяет не только достичь весьма высокого КПД в термогенераторах, но и осуществить уже в одной ступени полупроводникового холодильника охлаждение вплоть до области криогенных (температурный уровень кипения жидкого азота) температур и даже ниже. Лучшим материалом на основе теллура для производства полупроводниковых холодильников в последние годы явился сплав теллура, висмута и цезия, который позволил получить рекордное охлаждение до −237 °C. В то же время, как термоэлектрический материал, перспективен сплав теллур-селен (70 % селена), который имеет коэффициент термо-ЭДС около 1200 мкВ/К

А вот это уже куда серьезнее. И вот почему.

Чемпион по удельному импульсу среди химических топлив - пара водород-кислород. Однако в силу весьма низкой температуры кипения, происходит испарение, и значит - такие запасы топлива имеют ограничение по времени использования. Американцы в полетах на Луну добились двухнедельного хранения топлива в баках, и это отличный результат, но для современных миссий длительностью во многие месяцы этого слишком мало. Эффективность теллуровых сплавов для построения одноступенчатого (а значит очень легкого по массе) холодильника позволяет построить криогенную систему для охлаждения баков ракеты, тем самым позволяя увеличить срок хранения, пока не закончится подпитка холодильника энергией. То есть - химические кислород-водородные системы теоретически можно использовать для межпланетных полетов, если использовать криогенные системы на базе теллуровых сплавов для поддержания кондиций хранения.

Ну и наконец. С таким КПД теллуровый термоэлектрический генератор может заменить в изотопных источниках современные серийные сплавы, в силу чего возрастет энергетическая отдача изотопного источника - до значений, когда можно будет питать ионные микродвигатели. Что в длительных миссиях представляет огромный интерес с точки зрения энергетики полета и достигаемых границ. А в случае, если достигнутые параметры мощности и длительности стабильных рабочих характеристик позволят объединить термоэлектрический источник с ядерным микрореактором - и в более серьезных приложениях.



.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив