Development of a helium storage system based on glass microspheres

Abstract

Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersDie Theorie von Diffusionsprozessen durch Mikroglaskugeln zeigt, dass ein temperaturgesteuertes Speichern und Freisetzen von Helium in hohlen Mikroglaskugeln möglich ist. Versuche sollen zeigen wie gut diese Eigenschaft anwendbar ist und als Gasspeichersystem in Satelliten genutzt werden könnte. Die Versuchsanlagen zum Befüllen und zum Ausgasen sollen getestet werden. Dabei soll ermittelt werden wie viel Helium bei verschiedenen Drücken gespeichert werden kann. Weiters soll ein Speichertank zur Anwendung in Satelliten aufgebaut werden. Das komplette System soll in einigen Testreihen untersucht werden. Um ein rasches Freisetzen von Helium zu erreichen, ist allerdings eine hohe Heizleistung infolge der schlechten thermischen Leitfähigkeit der Mikroglaskugleln erforderlich. Da in Satelliten nur eine begrenzte Leistungskapazität vorhanden ist, gilt es die Heizleistung zu minimieren. Zu diesem Zweck sollen die Mikroglaskugeln beschichtet werden. Die Beschichtung mit Kupfer erfolgt durch Kathodenzerstäubung (Magnetronsputtern). Eine Wärmeleitfähigkeitsmessung soll zeigen ob dadurch eine Verbesserung der Wärmeleitung der Mikroglaskugeln erreicht werden kann.The theory of diffusion processes within glass microspheres indicates that a temperature-controlled storage and release of helium in hollow glass microspheres is possible. This work aims to show how this property is applicable for a gas storage system or a gas generator on satellites. Test facilities for filling and outgassing should be tested to find out how much helium is stored for different pressures. Furthermore, a storage tank for use in satellites is constructed. The entire system should be examined in some test series. To achieve a rapid release of helium, a high heating power due to the poor thermal conductivity of the glass microspheres is required. Satellites have a limited power capacity, so it is important to minimize the heating power. To this end, the glass microspheres are coated. A copper coating is deposited by magnetron sputtering. Measurements of the thermal conductivity should show if the thermal conductivity of glass microspheres increases, by this treatment.6