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7月

延长无人机飞行时间:热电子生成技术

在不断寻求为商用无人飞行器(UAV)供电以实现更长的飞行以及新的、更复杂的任务的替代方法时,有时会遇到仍处于开发阶段但值得仔细研究的技术。

所谓的热电子产生技术就是这种情况。人们已经知道它已有100年了,但是直到最近,它的能量转换效率仅为15%或更低。现在,随着新材料和电子技术的进步,位于加利福尼亚州圣地亚哥的Space Charge LLC公司通过创新使该想法复活,从而使其商业化更接近现实。

热电子发生器是将热输入转换为电输出的直接手段。尽管设备的其余部分可能具有简单的机械子系统,但实际的转换单元没有活动部件。如果使用适当的材料技术,则使用寿命是无穷无尽的。而变送器真空管可以实现几十年连续几兆瓦的输出功率。

多年来,Space Charge一直在测试不同的配置和不同的材料。他们的第一代设备将从大约1升的内部容积中输出几千瓦的输出功率,而优化的设计可以根据相似的形状因数而定的最大输出数百千瓦功率,这当然取决于热源。

该设备在开启后几秒钟内就可以工作,并且可以配置为以各种电压和安培数生成DC或AC,它们可以精确地定制以匹配电阻抗和机械负载。现在的效率约为30%,但是数学模型表明该数字可以翻倍。我们的目标是用硅或结构陶瓷制造该设备,并使用晶片制造技术来制造它,从而实现低于竞争电源的生产成本。最后,由于该系统是蜂窝网络,因此具有高度可扩展性。

热电子发生器有在电动航空的潜力。在可用的电源中,热电子电源是唯一可以在功率密度方面与燃气轮机竞争的电源,而电池或燃料电池绝对不是这种情况。系统本质上与热源无关,尽管性能随着温度的升高而大大提高。燃料最佳的是氢气,同时也认识到现有的燃料存储子系统仍然不是最理想的。热电子发生器当然可以在航空以外的市场中使用,但最初将定位为高利润,高价值的组件。

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