[发明专利]电热元件、包含电热元件的传热系统及它们的制备方法

说明书

一种制备电热元件的方法包括提供电热材料，在该电热材料的第一表面处形成第一电极，和在该电热材料的第二表面处形成第二电极。所述第一电极的形成包括，或所述第二电极的形成包括，或所述第一电极和第二电极的每一个的形成独立地包括用导电表面改性来改性所述电热材料的相应的第一表面和/或第二表面。

背景技术

存在各种各样的用于冷却应用的技术，包括但不限于蒸发冷却、对流冷却或固态冷却例如电热冷却。用于家用和商用制冷和空调的最流行的技术之一是蒸汽压缩制冷剂传热回路。这些回路通常使具有适当热力学性质的制冷剂通过回路循环，该回路包括压缩机、排热热交换器(即热交换器冷凝器)、膨胀装置和吸热热交换器(即热交换器蒸发器)。蒸汽压缩制冷剂回路在各种设置下有效地提供冷却和制冷，并且在一些情况下可作为热泵反向运行。然而，许多制冷剂可产生环境危害，例如臭氧消耗潜能(ODP)或全球变暖潜能(GWP)，或者可能是有毒的或易燃的。此外，蒸汽压缩制冷剂回路在缺乏足以驱动制冷剂回路中的机械压缩机的准备好的电源的环境中可能不能实践或是不利的。例如，在电动汽车中，空调压缩机的功率需求可导致车辆电池寿命或行驶里程显著缩短。类似地，在各种便携式冷却应用中，压缩机的重量和功率要求可能是有问题的。

因此，开发冷却技术作为蒸汽压缩制冷剂回路的替代品一直是引人关注的。已经提出各种技术，例如依赖于材料（诸如电热材料、磁热材料或热电材料）的场活性传热系统或电流响应传热系统。然而，许多提议已被配置为具有有限的可扩展性或大规模生产能力的实验室规模演示。

已经提出电热材料（例如电热膜）用于传热系统。然而，当将电热材料制成用于传热系统的电热元件(包括用于向电热材料施加电场的导电电极的制造)时，它们遭遇多种潜在的待解决的问题。

简要描述

在一些实施方案中，制备电热元件的方法包括提供电热材料，在所述电热材料的第一表面处形成第一电极，以及在所述电热材料的第二表面处形成第二电极。形成所述第一电极包括，或形成所述第二电极包括，或形成所述第一电极和第二电极中的每一个独立地包括用导电表面改性来改性所述电热材料的相应的第一表面和/或第二表面。

在一些实施方案中，制备电热传热系统的方法包括如上所述制备电热元件，沿第一热流路径将所述电热元件热连接至散热器，沿第二热流路径将所述电热元件热连接至热源，以及将所述电极电连接至电源。

在一些实施方案中，制备电热传热系统的方法还可包括将所述传热系统组件连接至控制器，所述控制器被配置为选择性施加电压以激活电极，与沿所述第一热流路径和第二热流路径的传热相协调，以将热量从所述热源传递到所述散热器。

在一些实施方案中，电热元件包含电热材料、在所述电热材料的第一表面处的第一电极和在所述电热材料的第二表面处的第二电极。所述第一电极包含、或所述第二电极包含、或所述第一电极和第二电极中的每一个独立地包含所述电热材料的导电表面改性。

在一些实施方案中，传热系统包含电热材料、在所述电热材料的第一表面处的第一电极、在所述电热材料的第二表面处的第二电极。所述系统还包括在所述电热材料与散热器之间的第一热流路径和在所述电热材料与热源之间的第二热流路径。将电源连接至所述电极。所述第一电极包含、或所述第二电极包含、或所述第一电极和第二电极中的每一个独立地包含所述电热材料的导电表面改性。

在一些实施方案中，所述传热系统还可包括控制器，所述控制器被配置为选择性施加电压以激活所述电极，与沿所述第一热流路径和第二热流路径的传热相协调，以将热量从所述热源传递到所述散热器。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述导电表面改性可包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处所述电热材料的原子或分子改性。

在上述实施方案中的任一个或其组合中，所述导电表面改性可包括在所述第一表面、或第二表面、或第一表面和第二表面处在所述电热材料中植入的离子。