什么是热离子发电?

[拼音]：relizi fadian

[外文]：thermal ion to power generation

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。