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[科普知识] 航天领域的燃料电池

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发表于 2017-3-19 06:18 | 显示全部楼层 |阅读模式

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航天航空港那边有帖子称登月需要燃料电池,中国这方面太弱云云。
那边没账号,在这里科普一下,哪位好心可以给转过去。
阿波罗和航天飞机都使用了氢氧燃料电池
不过那时代有个问题,太阳能电池效率比较低,当时航天用的功率很难超过一千瓦。近年来,尤其是三结太阳能电池出现以后,效率可以超过30%,太阳能电池在太空里提供十个千瓦以上的功率都不是问题了。当然,燃料电池还有个优点是产生饮用水,这个是太阳能无法替代的。
顺便加一句,当年苏联的海洋观测卫星追踪美国航母需要几个千瓦的能量,直接用了核电池。有人通过这个得出,中国没有核电池的卫星,所以DDDDDHM肯定是假的。这个也是没有考虑太阳能的发展,如今完全可以不用核电池了。
回到燃料电池,目前最广泛应用的,用在汽车上的,叫做质子交换膜燃料电池,主要问题是太贵,因为催化剂大量用铂,这东西价格跟金子差不多。美国能源部估计,目前这种燃料电池一半的成本来自铂。这种燃料电池的催化又涉及到两个反应,氢氧化和氧还原,都是在强酸性条件下发生,而且氧还原反应的难度要显著难于氢氧化,所以是最核心的问题。
还有一种古老的燃料电池,叫碱性燃料电池,采用强碱性的氢氧化钾电解液,在强碱性环境下,氧还原反应比酸性条件下容易成百上千倍,可以大幅度减少铂的用量,而且还可以用强酸性条件下不稳定的银和镍做催化剂,这两种东西比铂便宜得多。总而言之,这种燃料电池成本很低,技术上也简单,没有采用复杂的质子交换膜。阿波罗和航天飞机都是用的这种电池。
这么好的东西怎么就没有在地球上大规模使用呢,很简单,地球上空气里有二氧化碳,高浓度的氢氧化钾会跟二氧化碳生成碳酸钾沉淀,阻碍电极反应的发生,所以碱性燃料电池用起来很麻烦,要不停的换电解液,虽然本身成本低,但维护成本太高。
宇宙飞船上,总是有纯净的氧气供应,所以不用担心二氧化碳的问题,自然采用这种燃料电池最理想不过了。
总而言之,第一,未来登月很可能用太阳能版供电就够用。第二,就算一定要用燃料电池,直接用碱性燃料电池就行,技术上也不难,这是极少数航天上应用反而比地球上要来的简单的东西。
这几年还在发展一种叫碱性交换膜燃料电池的技术,继承了碱性燃料电池便宜的优点,又没有生成碳酸盐沉淀的问题,不过这东西目前寿命太短,还远不成熟。
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发表于 2017-3-19 08:28 超大游击队员 | 显示全部楼层
你这点东西也能转到航空航天港去?不要让人发笑好不好?到处都是错。
阿波罗时代航天太阳能电池很难超过一千瓦?那七十多吨的天空实验室用什么东西做电源?
前苏联的海洋监视卫星以核反应堆供电,哪里来的核电池?它的轨道超低,受到上层大气的阻力明显,不能用大面积的太阳翼,即使今天也不行。
铂的价格和黄金差不多?这样的铂有多少我买多少,钱不是问题。
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发表于 2017-3-19 09:42 超大游击队员 | 显示全部楼层
G6-52L 发表于 2017-3-19 08:28
你这点东西也能转到航空航天港去?不要让人发笑好不好?到处都是错。
阿波罗时代航天太阳能电池很难超过一 ...


事实上铂的价格比黄金高。不信去珠宝柜台问问就知道了。
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发表于 2017-3-19 10:10 | 显示全部楼层
航天现在已经不会用燃料电池了,首先内太阳系探索有高功率太阳能电池板,如果是外太阳系探索可以用核电池,燃料电池太重而且消耗氢氧很不合算。
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发表于 2017-3-19 10:48 | 显示全部楼层

RE: 航天领域的燃料电池

本帖最后由 MHZ 于 2017-3-19 10:49 编辑
G6-52L 发表于 2017-3-19 08:28
你这点东西也能转到航空航天港去?不要让人发笑好不好?到处都是错。
阿波罗时代航天太阳能电池很难超过一 ...


现在的航天港鸡血遍地,水平比这里还低,真正业内的早就被赶走不少,那个古人头像竟然能够在那里扯淡得不错
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发表于 2017-3-19 10:53 超大游击队员 | 显示全部楼层
MHZ 发表于 2017-3-19 10:48
现在的航天港鸡血遍地,水平比这里还低,真正业内的早就被赶走不少,那个古人头像竟然能够在那里扯淡得 ...

航天港从来都是以中立,资深的爱好者为主流,这才是质量的保证。所谓业内人士,先不说真假,要么云遮雾罩要么王婆卖瓜,没他们也许还好一点。
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发表于 2017-3-19 11:02 超大游击队员 | 显示全部楼层
氢氧的储存就是个大问题,长时间太空燃料就没有用氢氧的
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发表于 2017-3-19 11:03 | 显示全部楼层

RE: 航天领域的燃料电池

G6-52L 发表于 2017-3-19 10:53
航天港从来都是以中立,资深的爱好者为主流,这才是质量的保证。所谓业内人士,先不说真假,要么云遮雾罩 ...

是肯定有的,货真价实,我都见过本人,中立的基本很少说话,活跃的倒是一些鸡血青年
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 楼主| 发表于 2017-3-19 11:25 | 显示全部楼层

RE: 航天领域的燃料电池

G6-52L 发表于 2017-3-19 08:28
你这点东西也能转到航空航天港去?不要让人发笑好不好?到处都是错。
阿波罗时代航天太阳能电池很难超过一 ...

本人水平的确低,国内排名前三的大学刚刚拒绝给我正教授,只肯给副教授加博导的头衔,反省中。还是您水平高,要不我推荐您去啊?
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发表于 2017-3-19 11:30 | 显示全部楼层

RE: 航天领域的燃料电池

popcorn234 发表于 2017-3-19 11:25
本人水平的确低,国内排名前三的大学刚刚拒绝给我正教授,只肯给副教授加博导的头衔,反省中。还是您水平 ...

但你的帖子水平确实没看出所谓副教授的水平。
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发表于 2017-3-19 11:39 | 显示全部楼层
阿波罗不是用的核电池吗?
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 楼主| 发表于 2017-3-19 11:41 | 显示全部楼层

RE: 航天领域的燃料电池

宇宙神2 发表于 2017-3-19 11:30
但你的帖子水平确实没看出所谓副教授的水平。

那是,这里水平最高了,我一张PPT改写的东西,人家高校一堆教授听了都没说出啥,这里能挑出这么多毛病,佩服佩服。
算了,我还是继续去研究副教授那点工资怎么买房的现实问题吧
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发表于 2017-3-19 12:05 | 显示全部楼层

RE: 航天领域的燃料电池

popcorn234 发表于 2017-3-19 11:41
那是,这里水平最高了,我一张PPT改写的东西,人家高校一堆教授听了都没说出啥,这里能挑出这么多毛病, ...

几位呀,证明谁是对的,应该贴出论文和资料,以事实为依据,用这些博士不博士的头衔来“辩论”不觉得名不副实么?什么时候科学的标准变成权威了?
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发表于 2017-3-19 12:08 | 显示全部楼层

RE: 航天领域的燃料电池

蚂蚁军团兵 发表于 2017-3-19 12:05
几位呀,证明谁是对的,应该贴出论文和资料,以事实为依据,用这些博士不博士的头衔来“辩论”不觉得名不 ...

就楼上的水平只会摆头衔,多半肚里没货。
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发表于 2017-3-19 12:26 超大游击队员 | 显示全部楼层
popcorn234 发表于 2017-3-19 11:41
那是,这里水平最高了,我一张PPT改写的东西,人家高校一堆教授听了都没说出啥,这里能挑出这么多毛病, ...

现如今大学生泛滥,教授也泛滥,清华还是北大的历史教授把外国文献里的蒋介石翻译成常凯申,把外国文献里的孟子翻译成门修斯也是某教授的创意。教授尚且如此,你一个不知真假的副教授嘚瑟个什么东西?你好生把这里的和航空航天港的精品贴都读一遍,看看自己的知识储备跟的上不?你写的这玩意,不客气的讲,本科生用论文网搜搜都写得出来。你是不是从来没进过首饰店呀?铂比金贵得多也不知道?
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发表于 2017-3-19 20:49 | 显示全部楼层
那个年代的飞船功耗远不止1kw,而太阳能电池板的输出也不止10kw。
双子星飞船有2套1kw燃料电池,阿波罗飞船是一套2295w的,天空实验室的太阳能电池板(十字型+两翼)是12.4kw(全部设备消耗约7.5kw),航天飞机是一套12kw燃料电池。
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