[实用新型]一种柔性、相变纤维基储能装置

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能/工业热利用/地热/余热/废热等热能利用以及环保技术领域，涉及一种有效利用柔性、相变纤维基对太阳能/工业热利用/地热/余热/废热等热能的储能机构。 

技术背景

能源是人类赖以生存的基础，是社会经济可持续发展的重要物质保障。我国人均能源资源占有量仅为世界人均的一半，目前消耗已占到世界第二位，能源利用率远低于世界平均水平。随着人口数量的增加、工业化和城镇化进程加快，特别是经济高速发展，对能源需求量大幅度上升，也日益凸显能源短缺的约束。传统化石燃料给我们带来热、电、冷等能量和便利的同时，大量的污染给人类生存环境带来极大损害。而且多年来无节制的利用化石燃料造成了目前的能源危机。开发利用可再生能源是世界各国科学研究领域重中之重的头等大事。另一方面，全球环境保护浪潮以及减少温室气体成为全球注目的棘手问题。间歇、不稳定、受区域、昼夜、季节及气候影响的太阳能辐射每年给地球表面带来5。57*10¹⁸MJ的能量，是当前全球一次能源消耗总量的1。56*10⁴倍。中国中西部地区全年日照时间2600～3000小时，年辐射总量500～800KJ/cm2。合理利用太阳能、风能及生物质能被提到历史日程。 

太阳能作为取之不尽同时又是生态学上纯净的和不改变地球上燃料平衡的能源，有着能源总量大，又容易实现小型化的优点，因此对它的开发利用在近几十年来越来越受到人们的重视。太阳能利用是近10年来发展最快的高技术行业之一，太阳能利用也将是新世纪经济展望中最具决定性影响的技术领域之一。太阳能存储热能及太阳能昼夜连续发电也已显现出良好的实用化、商业化前景。另外地热源、水源、空气源热和污水源热以及工业化进程中，电力、冶金、石化、化工、建材、纺织等高能耗工业的余热回收和能源梯级是目前同样重要的可用热能能源。但是大多数能源都存在间断性和不稳定性的特点，在许多情况下人们还不能合理有效地利用能源。其中传热和储热、高参数热力循环等方面是制约应用的技术关键问题。热能相变存储技术可以解决热能供给和需求之间的矛盾，是提高能源利用效率和保护环境的有效手段。利用固液之间的相变来蓄热具有储能密度大、蓄放热过程近似恒温的优点，因此倍受研究者的关注。 

相变材料PCM(PCM-Phase Change Material)具有在一定温度范围内改变其 物理状态的能力。可以是固-液、液-汽、液-固、汽-固等相变过程；相变材料物理状态发生变化时，相变材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。以固-液相变为例，当相变材料被加热到熔化温度范围时，相变材料大量吸收环境的热能，产生从固态到液态的相变转化，在相变材料熔化的过程中吸收并储存大量的潜热，相变材料变成具有巨大潜热能量的能源储存体，可以被制成各种形状方便移动和运输；当相变材料冷却时，相变材料从液态到固态进行逆相变，相变材料储存的潜热能量在一定的温度范围内散发到环境中去，发生新的能量交换。 

相变材料主要包括无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料三类。其中，无机类相变材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类相变材料主要包括石蜡、油脂和其他有机物；复合相变材料因为能有效克服单一的无机物或有机物相变材料存在的缺点，并改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围，被视为当前清洁能源推广应用的促进剂。 

为适应清洁能源的应用，选择合适的相变材料至关重要，其特点如下：(1)熔化潜热高，使其在相变中能贮藏或放出较多的热量；(2)相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少；(3)有合适的相变温度，能满足需要控制的特定温度；(4)导热系数大，密度大，比热容大；(5)相变材料无毒，无腐蚀性，成本低，制造方便；(6)相变材料在循环过程中热物理性质退化周期长；(7)相变材料与基体结合牢固，相变材料泄漏情况小；(8)相变材料对基体材料无不良影响。 

相变材料的使用，目前主要有以下几种方法：(1)将相变材料密封在合适的容器内。(2)将相变材料密封后置入相应材料中。(3)通过浸泡将相变材料渗入多孔的基体。(4)将相变材料直接与材料混合。(5)将有机相变材料乳化后添加到材料中。