空间势垒对热离子发电器件输出电性能影响研究

发布时间：2022-07-03 12:36

　　热离子发电器件（Thermionic Energy Converter,TEC）具有结构紧凑、无动部件和比功率高等优点,具有广阔的应用前景。目前TEC热电转换效率较低,严重制约了其应用。空间势垒调控技术是提升TEC输出电性能的关键技术之一,但传统理论模型由于忽略了接收极产生的电流的影响,难以精确地对器件进行优化设计。本文在传统理论模型的基础上,综合考虑空间势垒及接收极产生的电流等因素的影响,对其进行优化;并利用MATLAB软件的矩阵运算功能,开展了 TEC热电性能分析及优化设计工作。主要研究内容如下:（1）针对真空型TEC,在Langmuir模型基础上,通过引入电流密度修正系数βi与空间电压降修正系数βv,来评估接收极产生的电流对输出电性能的影响。开展了电极温度、功函数和间距对输出电性能的影响研究。结果显示,真空型TEC推荐电极间距为1～10 μm;在固定发射极功函数和温度条件下,以功率密度最大化为原则,得到接收极功函数和温度的设计最优值。（2）针对表面电离工况充铯型TEC,在Kuznetsov模型基础上,增加了接收极产生的电流及电子内能的计算,进一步完善Kuznetsov模型,开展了... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 热离子发电技术概述
        1.2.1 基本原理
        1.2.2 发展历程与趋势
    1.3 热离子发电器件输出电性能国内外研究进展
        1.3.1 输出电性能影响因素
        1.3.2 电极材料
        1.3.3 空间势垒
        1.3.4 理论模型
    1.4 研究目的与内容
第2章 基本理论与研究方法
    2.1 基本理论
    2.2 研究方法与技术路线
        2.2.1 技术路线
        2.2.2 研究方法
第3章 真空型热离子发电器件
    3.1 空间势垒及输出电性能理论计算模型
        3.1.1 理论建模
        3.1.2 准确性验证
    3.2 器件性能分析
        3.2.1 电极间距对输出电性能的影响
        3.2.2 发射极温度与功函数对输出电性能的影响
        3.2.3 接收极温度与功函数对输出电性能的影响
    3.3 器件优化设计
    3.4 本章小结
第4章 表面电离工况充铯型热离子发电器件
    4.1 空间势垒及输出电性能理论计算模型
        4.1.1 理论建模
        4.1.2 准确性验证
    4.2 器件性能分析
        4.2.1 发射极温度与功函数对输出电性能的影响
        4.2.2 接收极温度与功函数对输出电性能的影响
    4.3 器件优化设计
    4.4 本章小结
第5章 电弧工况充铯型热离子发电器件
    5.1 空间势垒及输出电性能理论计算模型
        5.1.1 理论建模
        5.1.2 准确性验证
    5.2 器件性能分析
        5.2.1 发射极温度与势垒指数对输出电性能的影响
        5.2.2 铯蒸气压力与电极间距对输出电性能的影响
    5.3 器件优化设计
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3654857