热离子发电

热离子发电是利用金属表面热电子发射现象提供电能的一种发电方式。热离子发电装置由发射器和收集器两个基本部件组成。

基本信息

原理

利用金属表面热电子发射提供电能

发现人

爱迪生

目录

热离子发电

正文

　　利用金属表面热电子发射现象提供电能的一种发电方式。加热某种金属材料达到一定温度后，金属中的电子获得足够的动能，可以克服金属表面“势垒”的障碍，摆脱金属原子核的束缚，逸出金属表面而进入外部空间。此现象是T.A.爱迪生在1878年发现的，称为爱迪生效应。这就是热离子发电的基本原理。

　　热离子发电装置由发射器和收集器两个基本部件组成。两者由一个小空间分隔开。发射器经加热后逸出电子，电子通过中间空间到达收集器，并在发射器和收集器之间形成电位差。接通外部负载，就成为低压直流电源。

　　加热发射极的电源可以有多种形式，例如矿物燃料、核能、太阳能等。热离子发电的转换效率是由理想的热机卡诺效率所决定，发射器和收集器的温度相当于进出口温度。转换效率约为15～25％，功率密度可达50瓦/平方厘米。为了提高效率就要求将发射器的温度提高到1200～1600℃,发射器需长期运行在高温环境下,这样就增加了装置的复杂性。收集器需克服由于氧化而导致的失效。同时还需减少发射器与收集器之间的热交换，以达到最佳转换效率。

　　热离子发电容量较小，效率较低，还存在许多问题妨碍商业应用。当前主要在研究以核燃料为热源，用于星际考察等空间技术的热离子发电装置。

配图