一种单向高导热智能储能块体的制作方法

本发明涉及一种单向高导热智能储能块体。

背景技术：

随着全球能源的日夜短缺和人们节能意识的提高，为了实现能源利用上更好的供需时间匹配，世界各地正在积极开发新型的热能储能技术。目前热能储能技术根据载体不同主要分为水蓄热和固体材料蓄热两种。

所谓水蓄热就是将水加热到一定的温度，使热能以显热的形式蓄存在水中，当需要使用时，再将其释放出来提供采暖或直接作为热水供人们使用，一般来说，水的蓄热温度为40～100℃范围内，根据使用场合不同，对于生活用水，蓄热温度为40～70℃，可以直接提供使用；对于饮用开水，可以蓄至100℃；对于末端为风机盘管的空调系统，一般蓄热温度为90～98℃；对于末端为暖气片的采暖系统，蓄热温度为90～100℃或更高，但是水储热的缺点是占用建筑面积大、热效率低，同时水储热由于存在100℃温度的限制，无法利用到温度要求为200℃左右的工业热应用。

工业热应用中，固体材料蓄热载体是最为理想和可行的，而相变材料蓄热更是固体材料蓄热中最好的选择。固体材料蓄热机通过相变材料蓄热，相变储热是固体材料中的一种，其通过相变材料相变(固-液或固-固)过程中吸收(释放)大量热量而实现能量转换，其蓄能密度大、效率高、吸放热过程几乎在等温条件下进行，它能将能量存储来，在需要能量时在将其释放出来，国内外对通过相变材料储热已有研究，且相对成熟。

现有技术中相变储热通过相变储热装置来实现。常见的相变储热装置通常都是通过将回收能量将流动可加热介质(如矿物油)加热到一定温度，导入储能箱体中，储能箱体内盛放有相变材料(如熔融盐相变材料)，流动可加热介质将热量传导给相变材料，使其发生熔融变化(如固相变成液相)将热量变成化学能存储，释放热量时发生固化变化(液相变成固相)，相变材料将热量传递给流动导热介质带走，

如专利号为201220468883.5名称为复合向相变储能装置的中国实用新型专利中提供了一种利用相变材料储能的装置，该专利中包含储热罐封装相变材料，在储热罐中分布导管，导管内流动导热介质，导热介质通过导管传递给相变热量或吸收相变材料释放的热量，该专利中提供的储热装置具有如下几个缺点：1、导热介质是通过导管与相变材料接触交换热量，接触面积有限放热速度慢、蓄热速度慢，虽然导管采用了蛇形布管，但是任然不能充分实现能量的释放和吸收；2、相变材料裹付于导管四周，由于相变材料在反复加热后晶相结构发生变化，材料发生固结，导管上会固结一层不能实现相变的材料妨碍导热介质与相变材料之间的热量传导。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就是提供一种单向高导热智能储能块体，解决现有储能装置不能充分实现能量的释放和吸收的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种单向高导热智能储能块体，包括本体，本体上设有散热翅，本体内设有具有导热增强热桥的石墨纸网格，石墨纸网格内设有储能材料，石墨纸网格上设有网孔，本体内设有活动板，活动板上设有拉紧活动板使活动板贴合储能材料的弹性体，活动板依靠储能材料的体积膨胀推动向外移动并与散热翅连接来触发本体的散热。

优选的，石墨纸网格的导热系数为350w/m·k～1800w/m·k，石墨纸网格的厚度为0.03～2mm。

优选的，弹性体包括固定块和设置在固定块上的弹簧，固定块内设有固定弹簧的固定孔，活动板上设有固定弹簧的凸台，固定孔和凸台有利于弹簧的压缩回位，能保证活动板的快速复位。

优选的，本体上还设有封装板，封装板的内侧壁上设有增大与储能材料接触面积的凸起，能加快传热速率。

优选的，石墨纸网格在本体内呈“弓”字形一体设置并连接有传热连接块，本体依靠传热连接块连接热管导热材料、热源或冷源实现对本体的蓄放热，传热连接块直接和内部形成整体的石墨纸网格相连，通过石墨纸网格快速实现热量的传输，可根据不同的场合连接热源、冷源或热管导热材料，从而对储能块体蓄热或放热，实用性能好。

优选的，储能材料包括有机固-液相变材料和/或固-固相变材料。

优选的，储能材料还包括导热粉体，导热粉体包括导热微米级细粉和毫米级导热长纤维。

综上所述，本发明的优点：1.将储能材料设置在石墨纸网格内，由于石墨纸具有良好的导热系数，且石墨纸整体密度小，相对于金属类导热加强作用，石墨纸是作为热桥可降低重量，且导热系数更高，单位质量内储能块体的相变潜热或储能密度更大，既提高了储能块体某个方向的导热系数，同时，增加整个储能块体质量非常少；

2.可根据需求，设置石墨纸网格的铺设方向，从而得到具有某方向高导热的储能块体；

3.石墨纸网格在本体内呈“弓”字形一体设置，使储能块体前后更快达到均热；

4.网孔的设置，能增加储能材料与石墨纸网格的的接触面积，降低储能材料与石墨纸网格的接触热阻，提高本体整体内部的强度，避免以导热纸形式把储能块体分成多份，从而使储能块体分割成多块；

5.活动板的设置，根据储能材料的体积大小向外移动,当储能材料的体积达到最大值时(储能材料全部转换为液态时，在此温度时，储能材料的体积最大),活动板与散热翅连接触发本体散热，对本体起过热保护；

6.通过弹性体来拉紧活动板使活动板贴合储能材料，可根据蓄热多少控制活动板的位置,从而决定是否进行放热，活动板的位置根据蓄热量的自动改变,使该储能块体具有智能性；

7.内侧壁上设有凸起的封装板，能增大封装板与储能材料接触面积，加快传热速率；

8.传热连接块直接和内部形成整体的石墨纸网格相连。通过石墨纸网格快速实现热量的传输，可根据不同的场合连接热源、冷源或热管导热材料，从而对储能块体蓄热或放热，实用性能好；

9.毫米级导热长纤维的设置，不仅增加导热储能块体的导热性能，而且还增强储能块体的强度；

10.活动板除了可以连接散热翅，也可以触动其他开关，及储能块体根据储能材料体积变化，活动位置发生变化，从而智能触动其他开关，实用性能好。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种单向高导热智能储能块体的结构示意图；

图2为本发明弹性体和活动板连接的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种单向高导热智能储能块体，包括本体1，本体1上设有散热翅2，本体1内设有具有导热增强热桥的石墨纸网格3，石墨纸网格3内设有储能材料4，石墨纸网格3上设有网孔31，本体1内设有活动板5，活动板5上设有拉紧活动板5使活动板5贴合储能材料4的弹性体6，活动板5依靠储能材料4的体积膨胀来推动向外移动并与散热翅2连接来触发本体1的散热。

石墨纸网格的导热系数为350w/m·k～1800w/m·k，石墨纸网格的厚度为0.03～2mm，能降低重量，且导热系数更高，相对于金属类导热增强储能块体，石墨纸网格导热增强储能块体单位质量内储能块体的相变潜热或储能密度更大，单位质量内储能块体的相变潜热或储能密度更大，既提高了储能块体某个方向的导热系数，同时，增加整个储能块体质量非常少，也可以根据需求，将导热增强热桥通过导热碳纤维或导热布材料制备的网格替换，网孔可设置成条形孔或圆孔或方孔。

弹性体6包括固定块61和设置在固定块61上的弹簧62，固定块6内设有固定弹簧62的固定孔63，活动板5上设有固定弹簧62的凸台51，固定孔和凸台有利于弹簧的压缩回位，能保证活动板的快速复位，当弹簧62为压缩状态时，活动板5与本体1内的储能材料4贴合，储能材料从固态变为液态时，体积膨胀，推动活动板向外面移动，弹簧回位至初始状态，当储能材料的体积达到最大值时，活动板往外移动也达到最大值，并连接上散热翅，开始散热，起过热保护，本体1上还设有封装板11，封装板11的内侧壁上设有增大与储能材料4接触面积的凸起12，能加快传热速率，凸起12根据实际的场合设定不同的结构如三角形或半球形或多边形或三角形和半球形的组合结构，石墨纸网格在本体内呈“弓”字形一体设置并连接有传热连接块，本体依靠传热连接块连接热管导热材料、热源或冷源实现对本体的蓄放热，传热连接块直接和内部形成整体的石墨纸网格相连，通过石墨纸网格快速实现热量的传输，可根据不同的场合连接热源、冷源或热管导热材料，从而对储能块体蓄热或放热，实用性能好。

储能材料4包括有机固-液相变材料和/或固-固相变材料，有机固-液相变材料包括有机相变材料，有机相变材料包括碳原子数为8～50的烷烃、石蜡、工业蜡、聚乙二醇、脂肪酸、多元醇，优选为碳原子数为8～50的正构烷烃、分子量为800～20000的聚乙二醇、脂肪酸、多元醇、工业蜡；具体包括正辛烷、4-庚酮、正癸烷、五十烷、硬酯酸正丁酯、十二烷酸、一醇、聚乙二醇、聚丁二醇、新戊二醇、十八醇、二硬脂酸乙二醇酯、丙三醇、木糖醇、赤藻糖醇、季戊四醇、1，10-癸二醇、切片石蜡、半精炼石蜡、全精炼石蜡中的一种或者两种的混合物或两种以上的混合物。

固-固相变材料包括三羟甲基乙烷、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、2-硝基-2-甲基-1，3-丙二醇、三羟甲基硝基甲烷、三羟甲基氨基甲烷和季戊四醇中的一种或两种的组合物或两种以上的组合物。

储能材料4还包括导热粉体，导热粉体包括导热微米级细粉和毫米级导热长纤维，具体包括碳纳米管、铝粉、铜粉、石墨烯，石墨粉、膨胀石墨、导热碳纤维、氧化铝粉、氮化硼粉、金刚石、银粉、长导热碳纤维、多孔碳球、泡沫铝、泡沫铜、石墨烯泡沫、石墨泡沫中的一种或两种的组合物或两种以上的组合物。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。