[发明专利]基于光解水制氢技术的空间混合推进系统

说明书

本发明涉及一种基于光解水制氢技术的空间混合推进系统，以解决现有的水基推进系统中，太阳能电池帆板体积庞大，质子交换膜水电解池对电能要求较高、电能损失较多、制氢效率较低，且推进系统结构复杂的问题。该系统包括水贮箱、光解水模块、氢氧存储模块、氢氧流量控制模块、氢氧发动机模块和氧冷气发动机模块。光解水模块包括电解池、质子交换膜、产氢电极、产氧电极和聚光器，质子交换膜设置在电解池内，并将电解池分隔为产氢室和产氧室，产氢电极和产氧电极分别设置在产氢室和产氧室内，聚光器设置在产氧室上方。水贮箱用于向光解水模块供水，氢氧存储模块用于贮存氢气和氧气，并通过氢氧流量控制模块供给氢氧发动机模块和氧冷气发动机模块。

技术领域

本发明涉及空间推进技术领域，具体涉及一种基于光解水制氢技术的空间混合推进系统。

背景技术

太阳能是一种清洁的可再生能源，能量巨大，目前人类利用太阳能的方式主要有两种：一种是利用研发的太阳能电池板将太阳能直接转换成电能，因受日照时间的影响，只能在每天特定的时间输出较大功率的电力；另一种是将太阳能通过光催化作用转化成氢能进行存储和利用。

水基推进技术是一种基于质子交换膜水电解池(SPE)、空间气氢气氧发动机以及氢电弧推力器的空间推进技术，具体是通过太阳能独立供电系统中的太阳能电池帆板将太阳能转变成电能，供给电解水系统，通过电解水产生氢氧气体供给到发动机产生推力。但是，太阳能电池帆板体积庞大，质子交换膜水电解池对电能要求较高、电能损失较多、制氢效率较低，且推进系统结构复杂。因此，水基推进系统有待进一步优化。

发明内容

本发明的目的是解决现有的水基推进系统中，太阳能电池帆板体积庞大，质子交换膜水电解池对电能要求较高、电能损失较多、制氢效率较低，且推进系统结构复杂的问题，而提供了一种基于光解水制氢技术的空间混合推进系统。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于光解水制氢技术的空间混合推进系统，其特殊之处在于：

包括水贮箱、光解水模块、氢氧存储模块、氢氧流量控制模块、氢氧发动机模块和氧冷气发动机模块；

所述光解水模块包括电解池、质子交换膜、产氢电极、产氧电极和聚光器；

所述质子交换膜设置在电解池内，并将电解池分隔为产氢室和产氧室；所述产氢电极和产氧电极分别设置在产氢室和产氧室内；所述聚光器设置在产氧室上方，用于收集太阳光；

所述水贮箱用于向光解水模块供水，其出水口与产氧室连通；

所述氢氧存储模块包括氢水汽分离器、氧水汽分离器、氢贮箱、氧贮箱；

所述产氢室、氢水汽分离器、氢贮箱依次连接；

所述产氧室、氧水汽分离器、氧贮箱依次连接；

所述氢氧流量控制模块包括设置在氢贮箱输出管路上的压力表和氢减压器，以及设置在氧贮箱输出管路上的压力表和氧减压器；

所述氢贮箱输出的氢气经氢减压器减压后，供入氢氧发动机模块；

所述氧贮箱输出的氧气经氧减压器减压后，一部分供入氢氧发动机模块，另一部分供入氧冷气发动机模块。

进一步地，所述氢氧存储模块还包括氢增压泵和氧增压泵；

所述氢水汽分离器通过氢增压泵与氢贮箱连接；

所述氧水汽分离器通过氧增压泵与氧贮箱连接。

进一步地，所述氢水汽分离器和氧水汽分离器分离出来的水分别输送至产氧室。

进一步地，所述氢氧发动机模块包括多个氢氧发动机；

所述氢氧发动机所需氧气和氢气质量比为4～6：1。