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给电子士兵供电的袖珍动力系统

文章作者:科技中心 上传时间:2019-11-30

在战场上,有一个可靠的能源来供士兵操纵所携带的众多先进电子装置是十分必要的。但今天巨大而笨重的电池在满足军队需求方面显示出了不足。为了寻找一种既轻便又可靠的替代物,美国能源部的西北太平洋国家实验室已经开发出一种迄今最小的能源系统,这种能源系统所有的元件都被包装在一个微小型包装之内。PNNL的研究者们利用来自国防高级研究计划局的经费开发出世界上最小的催化燃料处理反应堆系统,此系统将可以为现代军队需要配备的手持无线电设备、传感器和其它小型但必要的装置提供低功率能源。这种体积象香烟打火机大小的袖珍动力系统,通过将微型燃料处理器与由俄亥俄州凯斯西部保留地大学研制的微型燃料电池耦合在一起,把液体燃料转化成电能。系统的主要部分是PNNL革命性的燃料转化器。它的体积象橡皮擦大小,能够使系统把燃料和水转化成富含氢的气体。然后燃料电池通过将氢和来自空气中的氧转化成电能和纯净水。图片 1PNNL的小型化燃料处理器把若干化学过程和操作结合到一个装置里面。燃料处理器系统包含有两个蒸馏器、一个热交换器、一个催化燃烧室和一个蒸汽转化器,所有这些装置都被包装在一个不大于十美分硬币的包装盒里。一旦准备好最后的部署,军方就预想这项脱颖而出的小型化能量产生技术会有许多有益的应用。据PNNL国防项目部主任特里.多赫提称,士兵在穿戴有防护服时,这种微型能源系统可以为个人的轻型冷却系统供电,延长侦察时的舒适度和效率。至关重要的个人 通信装置在没有额外笨重而低效的电池时工作时间会延长。图片 2采用同样技术供电的微型传感器可以在先头部队之前被洒落到预定地点,以监视地面振动或探测危险的有毒药剂,并把这些信息以电子形式传递给士兵。这项技术拓宽了使用自我维持设备——如偏远难抵位置的机动装置——的可能性。尽管甲醇被证明是效率最高的燃料,但其它的液体燃料如丁烷、煤玉燃料、甚至是柴油都可以使用。而且,因为氢能量源只有在需要时才制造,所以没有必要存储和运送这种易挥发气体,由此可以降低风险和减轻负担。测试已经表明,转化器和燃料电池模型的性能令人印象深刻。这种系统能生产出相当于20 mW电池的能量,但它的重量却只是普通电池的三分之一。目前正在研制中的类似的具有更强大能量输出的微燃料电池系统能够提供等同于10倍重量的电池所能提供的能量。研究者们表示通过增加额外的系统功效和进行更多改进,可以得到更高的性能。现在的研究将集中于创造一个适合军队使用或是工业应用的可部署系统。PNNL的研究者们已经发现传统上被用来生产化学制品和其它产品的巨大处理设备,其尺寸将被数十倍地缩减。以前要大尺度才能实现的东西,现在用微尺度就可以实现。(航天信息中心 谢慧敏 杜元清)

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