高機能光トラップエミッタを用いた高変換効率太陽エネルギー駆動熱電子発電器

采用高性能光陷阱发射器的高转换效率太阳能驱动热离子发生器

基本信息

批准号：
17760231
负责人：
荻野明久
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

太陽エネルギー利用熱電子発電器の出力特性を向上させるには、1)エミッタ加熱効率の向上、2)エミッタ温度範およびセシウム蒸気温度T_<Cs>、などの主要動作条件の最適化、および3)低仕事関数を有する材料開発が重要となる。これまでの研究から、エミッタ加熱効率の向上には光トラップ機能付きエミッタが有効であることがわかっている。この結果をもとに、光トラップ機能付きエミッタを備えた熱電子発電器と測定システムを構築し、屋外での太陽エネルギーを利用した発電実験を実施した。大気中に設置したエミッタの加熱実験では、晴天時の太陽光(パワー密度:860W/m^2)を集光することで40秒後にT_E=1300Kに達することを確認した。大気中でのエミッタ加熱は、大気の対流による熱損失およびエミッタ表面の酸化を無視できないが、真空容器内に電極を設置する際に生ずる様々な問題を解決できる。また発電実験では、T_Eを1300Kに保ち、7b、を400〜550Kまで変化させることで出力特性の変化を測定した。この結果、T_E=1300K、7b,=533Kの時に最大出力P_O=0.94W/cm^2が得られた。本実験により得られた出力特性は、特定の条件を満たすことで、我々が作成した太陽エネルギー利用熱電子発電器の出力解析プログラムの解析結果と良く一致する。発電出力の向上には、発電システムの大規模化による損失の低減と加熱効率の向上が有効である。また発電器電極の仕事関数を低減することが有効であり、低仕事関数の電極作成とその評価に関する研究を行っている。

为了提高热电子发电机太阳能使用的输出特性，1）提高发射极加热效率，2）优化主操作条件，例如发射极温度和剖腹产蒸汽温度T_ <cs>和3）功能低下的材料。先前的研究表明，具有光学陷阱功能的发射极可有效提高发射极加热效率。基于此结果，构建了带有光学陷阱功能的发射极的热电发生器和测量系统，并使用户外太阳能进行了发电实验。在安装在大气中的发射极的加热实验中，可以在良好的天气中通过收集阳光（860W/m^2），确认T_E = 1300K达到40秒。由于大气表面上的大气对流和氧化而导致的热量损失，大气中的Emitta加热不容忽视，但是可以解决在真空容器中安装电极时发生的各种问题。在发电实验中，通过将T_E更改为1300K，7B和400至550K来衡量输出特性的变化。结果，在t_e = 1300k，7b，= 533k时获得了最大输出p_o = 0.94W/cm^2。该实验获得的输出特性通常与通过满足特定条件产生的太阳能的太阳能使用的输出分析程序的分析相匹配。为了提高功率输出，由于大型发电系统而导致的损失和加热效率是有效的。此外，它有效地降低了发电机电极的工作功能，并且我们正在研究创建低工作功能及其评估的研究。