一种基于金属-CO2燃烧的火星发电系统的制作方法

本技术属于空间探测先进发电，具体涉及一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统。

背景技术：

1、太阳系的八大行星中，火星是距离地球最近的类地行星，同时也是各国开展深空探测的重要目的地。各国科学家们正在研究如何将人类送上火星并将火星改造成为一个适宜于人类居住的星球。要实现人类登陆火星，存在很多关键技术需要攻克，其中就包括如何提供一个稳定安全的火星发电系统。

2、金属燃料具有能量密度高、可与多种氧化剂反应(o2、co2、h2o)等优点，是一种优良的固体燃料。目前，常见的金属燃料包括铝、镁等。研究表明，火星大气的主要成分是co2，占火星大气层总体积的95％以上。因此，如果能开发一种发电系统，以火星上丰富易得的大气组成co2为原料，从而减少对地球资源的依赖，降低火星发射载荷和成本，对人类研究和开发火星具有重要意义。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，该系统将金属燃料-co2燃烧、co2循环发电、供热等进行有效地耦合，具有发电效率高、成本低和非常适用于火星环境等优点。

2、为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，包括火星大气co2收集子系统和金属-co2燃烧与co2循环发电子系统；

4、火星大气co2收集子系统包括过滤器、压缩机、火星空冷换热器和co2储罐；金属-co2燃烧与co2循环发电子系统包括co2缓冲罐、co2泵、回热器、金属-co2燃烧锅炉、co2透平、供热换热器和发电机；

5、火星大气接入过滤器的进口，过滤器的出口依次通过压缩机和火星空冷换热器连接至co2储罐的进口；co2缓冲罐的一个进口与co2储罐的出口相连通，co2缓冲罐的出口与co2泵的进口相连通，co2泵的出口与回热器冷侧进口相连通，回热器冷侧出口与金属-co2燃烧锅炉受热面进口相连通，金属-co2燃烧锅炉受热面出口与co2透平进口相连通，co2透平出口与回热器热侧进口相连通，回热器热侧出口与供热换热器热侧进口相连通，供热换热器热侧出口与co2缓冲罐的另一个进口相连通；发电机输出轴与co2透平相连。

6、本实用新型进一步的改进在于，金属-co2燃烧锅炉的燃料进口与金属燃料供应相连通。

7、本实用新型进一步的改进在于，金属燃料包括铁、铝和镁。

8、本实用新型进一步的改进在于，金属燃料从地球通过火星发射运往火星。

9、本实用新型进一步的改进在于，金属燃料通过火星表面丰富的矿石资源就地生成。

10、本实用新型进一步的改进在于，供热换热器热侧出口与金属-co2燃烧锅炉的助燃剂进口相连通，此时动力循环系统变为开式循环系统。

11、本实用新型进一步的改进在于，金属-co2燃烧锅炉的助燃剂进口与火星大气相连通。

12、本实用新型进一步的改进在于，co2储罐用于储存co2液体。

13、本实用新型至少具有如下有益的技术效果：

14、本实用新型所述的一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，具有如下优点：(1)金属燃料的能量密度高，且可以在co2环境下燃烧，非常适合火星大气环境；(2)循环发电系统采用co2循环，co2取自火星大气层，具有发电效率高和成本低等优势。

技术特征：

1.一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，其特征在于，包括火星大气co2收集子系统和金属-co2燃烧与co2循环发电子系统；

2.根据权利要求1所述的一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，其特征在于，金属燃料从地球通过火星发射运往火星。

3.根据权利要求1所述的一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，其特征在于，金属燃料通过火星表面丰富的矿石资源就地生成。

4.根据权利要求1所述的一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，其特征在于，供热换热器(10)热侧出口与金属-co2燃烧锅炉(8)的助燃剂进口相连通，此时动力循环系统变为开式循环系统。

5.根据权利要求1所述的一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，其特征在于，金属-co2燃烧锅炉(8)的助燃剂进口与火星大气相连通。

6.根据权利要求1所述的一种基于金属-co2燃烧的火星发电系统，其特征在于，co2储罐(4)用于储存co2液体。

技术总结一种基于金属‑CO<subgt;2</subgt;燃烧的火星发电系统，包括火星大气CO<subgt;2</subgt;收集子系统和金属‑CO<subgt;2</subgt;燃烧与CO<subgt;2</subgt;循环发电子系统；火星大气接入过滤器的进口，过滤器的出口依次通过压缩机和火星空冷换热器连接至CO<subgt;2</subgt;储罐的进口；CO<subgt;2</subgt;缓冲罐的一个进口与CO<subgt;2</subgt;储罐的出口相连通，CO<subgt;2</subgt;缓冲罐的出口与CO<subgt;2</subgt;泵的进口相连通，CO<subgt;2</subgt;泵的出口与回热器冷侧进口相连通，回热器冷侧出口与金属‑CO<subgt;2</subgt;燃烧锅炉受热面进口相连通，金属‑CO<subgt;2</subgt;燃烧锅炉受热面出口与CO<subgt;2</subgt;透平进口相连通，CO<subgt;2</subgt;透平出口与回热器热侧进口相连通，回热器热侧出口与供热换热器热侧进口相连通，供热换热器热侧出口与CO<subgt;2</subgt;缓冲罐的另一个进口相连通；发电机输出轴与CO<subgt;2</subgt;透平相连。本技术具有发电效率高、成本低和非常适用于火星环境等优点。技术研发人员：白文刚,张纯,李凯伦,吴家荣,乔永强,李红智受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司技术研发日：20231011技术公布日：2024/7/18