[发明专利]具有集成能量存储的热-电化学转换器

权利要求书

1.一种电化学直接热电转换器，包括：

工作流体；

至少一个膜电极组件，包括第一多孔电极、第二多孔电极和至少一个膜，所述至少一个膜夹在所述第一和第二多孔电极之间，所述至少一个膜是所述工作流体的离子的导体；

第一导管，含有第一压力下的工作流体，以及第二导管，含有低于第一压力的第二压力下的工作流体，所述第一导管是耦合到第一多孔电极的高压导管，所述第二导管是耦合到第二多孔电极的低压导管；其中随着氢通过所述膜电极组件从所述高压导管向低压导管膨胀，所述转换器产生电力，

耦合到所述至少一个膜电极组件的主要热能源；

外部负载；和

能量存储器，

其中，当从主要热能源可用的热能大于满足外部负载需求所需的热能时，过多的能量存储在能量存储器中，和

当从主要热能源可用的热能不足以满足外部负载的需求时，存储在能量存储器中的过多能量的至少一部分用于向外部负载供电。

2.如权利要求1所述的电化学直接热电转换器，其特征在于，所述能量存储器是热量存储器，所述膜电极组件热耦合到热量存储器并且随着热量从存储器供应到膜电极组件和工作流体膨胀通过膜电极组件而产生电力；

其中当从主要热能源可用的热量大于满足外部负载需求所需的热量时，热量被存储在热量存储器中，和

其中当从主要热能源可用的热量不足以满足外部负载的需求时，存储在热量存储器中的热量的至少一部分用于产生电力以供应到其中的外部负载。

3.如权利要求2所述的电化学直接热电转换器，其特征在于，所述热量存储器存储热能作为从金属氢化物材料的氢解吸的潜热。

4.一种电化学直接热电转换器，包括：

工作流体；

第一膜电极组件，包括高压多孔电极、低压多孔电极和至少一个膜，其中所述至少一个膜夹在所述第一和第二多孔电极之间，并且是所述工作流体的离子的导体；

第一导管，含有第一压力下的工作流体，以及第二导管，含有低于第一压力的第二压力下的工作流体，所述第一导管是耦合到高压多孔电极的高压导管，所述第二导管是耦合到低压多孔电极的低压导管；

耦合到所述高压导管的高压工作流体存储器；

耦合到所述低压导管的低压工作流体存储器；和

控制器；

其中当从第一膜电极组件提取电力时，当工作流体通过膜电极组件从高压向低压膨胀时，电化学转换器产生电能；

其中当通过控制器向第一膜电极组件供应电力时，当压缩的工作流体通过第一膜电极组件从低压向高压压缩时，电化学转换器存储电能。

5.如权利要求4所述的电化学直接热电转换器，其特征在于，所述工作流体是氢，并且所述转换器还包括耦合到高压导管的高压金属氢化物氢存储器和耦合到低压导管的低压金属氢化物氢存储器。

6.如权利要求5所述的电化学直接热电转换器，其特征在于，所述转换器还包含耦合到低压金属氢化物氢存储器的第一热源和第一散热器以及耦合到高压金属氢化物氢存储器的第二热源和第二散热器；

其中所述第一热源在氢通过低压金属氢化物存储器解吸期间向低压金属氢化物存储器提供解吸热，所述第一散热器在氢吸附期间去除吸附热；和

所述第二热源在氢通过高压金属氢化物存储器解吸期间，向高压金属氢化物存储器提供解吸热，而第二散热器在氢吸附期间去除吸附热。

7.如权利要求6所述的电化学直接热电转换器，其特征在于，所述转换器还包含耦合到第一膜电极组件的主要热源和主要散热器，其中所述主要散热器从第一膜电极组件去除热量以维持有用的压缩温度；并且其中所述主要热源在氢膨胀期间向膜电极组件提供热量以维持有用的膨胀温度。