[发明专利]在月壤中营造热储开发利用原地能源的系统及方法

说明书

本发明提供了一种在月壤中营造热储开发利用原地能源的系统及方法。在月壤中营造热储开发利用原地能源的系统包括储体，储体包括月壤及填充剂，填充剂填充于月壤自身的孔隙中，填充剂为金属或合金，该系统的储体相对于原始的月壤具有较高的储能密度，且储体完成后无需采取复杂的维护措施。在月壤中营造热储开发利用原地能源的方法包括：将月壤与熔融状态的填充剂混合，所述填充剂为金属或合金；使所述填充剂凝固。通过该方法能够对原始的月壤进行改造，从而形成上述具有较高储能密度的储体。

技术领域

本发明涉及月球储能技术领域，尤其涉及一种在月壤中营造热储开发利用原地能源的系统及方法。

背景技术

在航天工程和深空探测中，通常会将太阳能作为某些设备所需要的能源。对于在月球的探测活动来说，太阳能只能在白天获取；而月球上的夜晚是漫长的，约14个地球天之久，这严重影响了夜晚的探测活动的开展。

夜晚能源不足的问题，可以采用储能的方式解决，即，将白天收集的太阳能储存起来，并在夜晚利用。基于成本和效率的考虑，部分研究者提出了利用月球自身的土壤进行储热。但月壤本身的真空孔隙率较高(约为30-50％)，高孔隙率导致利用月壤储能无法达到较高的储能量或储能密度；部分研究者还提出了对月壤进行改造，但改造后的月壤储能密度仍较低，且需要复杂的维护手段。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种在月壤中营造热储开发利用原地能源的系统，该系统是通过对月壤的改造而形成，该系统中用于储能的储体相对于原始的月壤有较高的储能密度，且储体制造完成后无需复杂的维护手段。

本发明还提出一种在月壤中营造热储开发利用原地能源的方法。

根据本发明的第一方面实施例的在月壤中营造热储开发利用原地能源的系统，包括储体，所述储体包括月壤和填充剂，所述填充剂填充于所述月壤自身的孔隙中，所述填充剂为金属或合金。

根据本发明实施例的在月壤中营造热储开发利用原地能源的系统，至少具有如下有益效果：在填充剂的填充作用下，储体的孔隙率相对于原始的月壤更低。原始的月壤中的孔隙基本上是真空的，难以储存热量，而填充于孔隙中的填充剂能够与月壤共同进行储能，且金属或合金具有较高的比热容，有利于提高储体的整体的储能密度。相对于气体，熔融状态下的金属流体或合金流体，更不容易从月壤流失到太空中；金属流体或合金流体进入月壤后可以自然凝固，在储体完成后不需要像填充有气体的月壤那样需要采用非常严格的防备泄漏措施。因此，本发明的系统相对于原始的月壤具有更高的储能密度，且系统制造完成后无需复杂的维护手段。

根据本发明的一些实施例，包括：集热装置，设置于月球的地表以上；第一储体，埋设于月球的地表以下，所述第一储体包括月壤和填充剂，所述填充剂填充于所述月壤自身的孔隙中，所述填充剂为金属或合金；储热传热装置，包括集热部和散热部，所述集热部设置于月球的地表以上，所散热部插设于所述第一储体，所述集热装置能够聚集阳光，并使所述阳光照射于所述集热部，所述储热传热装置能够将所述集热部的热量传递至所述散热部，所述散热部的热量能够传递至所述第一储体。

根据本发明的一些实施例，所述集热装置包括：聚光镜，能够对所述阳光进行反射或折射；角度调节机构，所述聚光镜与所述角度调节机构连接，所述角度调节机构用于驱动所述聚光镜运动，以改变所述聚光镜的朝向。

根据本发明的一些实施例，所述储热传热装置包括热管，所述热管包括蒸发段和冷凝段，所述蒸发段作为所述储热传热装置的集热部，所述冷凝段作为所述储热传热装置的散热部。

根据本发明的一些实施例，系统还包括供热传热装置，所述第一储体与所述供热传热装置连接，且供热传热装置能够与用热设备连接，所述供热传热装置能够将所述第一储体的热量传递至所述用热设备。