热能储存制造技术

本发明专利技术涉及用于热能储存的制品和装置，以及使用这些制品和装置储存能量的方法。所述制品包含具有一个或多个密封空间14的囊状结构10，其中所述密封空间包封有一种或多种热能储存材料26；其中所述囊状结构具有一个或多个流体通道16，所述流体通道足够大以允许传热流体流过所述一个或多个流体通道；并且当传热流体与所述囊状结构10接触时，所述热能储存材料26与所述传热流体相隔离。所述装置包括两个或更多个制品，其被排列成使得流体例如传热流体在流过所述两个制品之间的空间之前或之后，可以流过制品的流体通道16。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用热能储存材料的热能储存以及允许有效热储存和有效传热两者的热能储存材料包装。 _4]
技术介绍
总的来说，工业界积极寻求有效捕获和储存废热以便能够在更适宜的时刻使用它的新方法。此外，在紧凑空间中实现能量储存的需求要求开发能够在单位重量和单位体积内储存高能量含量的新材料。突破性技术的潜在应用领域包括运输、太阳能、工业制造过程以及市政和/或商业建筑物取暖。对于运输工业来说，众所周知，内燃机的运行效率低。这种低效的来源包括通过排气、冷却、福射热造成的热散失和来自于系统的机械损失。据估计，向内燃机供应的燃料能量的30%以上通过发动机排气散失到环境中。众所周知，在“冷启动”期间内燃机以明显更低的效率运行，产生更多排放，或两者，这是由于燃烧在非最适温度下进行，并且内燃机需要做额外的功以对抗由冷润滑剂的高粘度造成的摩擦。对于内燃机间歇运转从而延长冷启动状态和/或在单次运行车辆的时期内导致多次出现冷启动状态的混合动力电动车来说，该问题甚至更为重要。为了帮助解决这个问题，有创造力的设备制造商正在寻找能够有效储存和释放废热的解决方案。基本的想法是在车辆正常运行期间回收并储存废热，然后在较晚时候控制该热量的释放，从而减少或最小化冷启动状态的持续时间和频率，最终提闻内燃机效率、减少排放或两者。要成为实用解决方案，热能储存系统的能量密度和热功率密度要求极高。本申请人以前已提交了 I)美国专利申请号12/389，416，题为“热能储存材料”(Thermal EnergeStorage Materials)，于2009年2月20日提交；2)美国专利申请号12/389，598，题为“热储存装置” (Heat Storage Devices)，于2009年2月20日提交；和3)PCT申请号PCT/US09/67823，题为“利用热能储存材料的传热系统”(Heat Transfer Systems UtilizingThermal Energe Storage Materials),于2009年12月14日提交。这些以前的申请在此以其全文引为参考。现有技术中存在已知热储存装置和废热回收装置。然而，为了提供长期(例如大于约6小时)热储存能力，它们一般占据大体积，需要泵送大体积传热流体，需要相对大的泵来克服流体阻力等。因此，对于能够提供高能量密度、高功率密度、长储热时间、轻质、对传热流体流动的低流体阻力或其任何组合的没有先例的组合的热储存系统，存在着需求。专利技术概沭本专利技术的一个方面是一种制品，其包含具有一个或多个密封空间的囊状结构，其中密封空间包封有一种或多种热能储存材料；其中囊状结构具有一个或多个流体通道，所述流体通道足够大以允许传热流体流过一个或多个流体通道；并且当传热流体与囊状结构接触时，热能储存材料与传热流体相隔离。本专利技术的另一方面是一种装置，其包括容器和多个具有流体通道并含有热能储存材料的制品，例如多个本文中描述的制品，其中多个制品堆叠以使流体通道轴向排列。与本专利技术的情况相关的一种方法是从热储存装置、例如本文中描述的装置移除热量的方法，其中方法包括使传热流体流过装置的步骤。优选情况下，方法包括使具有初始温度的传热流体流过装置入口 ；使传热流体流过轴向流动路径以便可以将传热流体分开到多个径向流动路径中；使传热流体流过径向流动路径以便它可以从热能储存材料移除热量，其中热能储存材料具有高于传热流体的初始温度的温度；使传热流体流过不同的轴向流动路径，使得多个径向流动路径可以重新合并；使具有出口温度的传热流体流过装置出口，其中传热流体的出口温度高于传热流体的初始温度。与本专利技术的情况相关的另一种方法是用于制备或组装制品的方法，所述方法包括在底部片材中切出开口，对底部片材进行压印以使它具有一个或多个槽，用热能储存材料 填充一个或多个槽，在覆盖片材中切出开口，以及将覆盖片材至少沿着外周和开口边缘与底部片材密封附接，以便形成具有一个或多个含有热能储存材料的密封空间的制品。本专利技术的另一方面是一种系统，其包括热储存装置例如本文中描述的热储存装置，以及传热流体，其中传热流体与密封空间(例如热储存装置中制品的密封空间)中的热能储存材料处于热连通。有利情况下，本专利技术的制品、装置、系统和方法能够包含高浓度热能储存材料以便可以储存大量热能(例如具有高能量密度)，能够在传热流体与含有热能储存材料的制品之间具有大表面积以便热量能够快速传递到热能储存材料中和/或从其中传递出来(例如具有高功率密度，优选高于约8kW/L)，能够具有多个具有相似或相等流体阻力的流动路径以便热量均匀地传递到不同区域和/或从不同区域传递出来；具有旋转对称以便它们可以容易地排列；具有强且耐用的结构；具有高热储存密度以便它们能够用于需要紧凑设计、轻质组件或两者的应用；对传热流体流动具有较低流体阻力(例如在约10升/min的传热流体泵送速率下低于约I. 5kPa的压力降)，使得对传热流体的泵送要求降低，或者它们的组合。附图简述在下面的详细描述中，通过本专利技术实施方案的非限制性实例并参考提出的多个图对本专利技术进行进一步描述，在所述图中同样的参考数字在图的几种视图中表示相同部件，在所述图中图IA是具有一个或多个密封区室和流体通道的说明性制品的图。图IB是具有多个各含有一个或多个密封区室的区段的说明性制品的图。所述区段被排列成使制品具有流体通道。图2A是具有密封区室和流体通道的说明性制品的图。图2B是具有可以在制品中使用的流体通道的说明性覆盖片材的图。图2C是说明性制品、例如图2A中示出的制品的横截面。图2D是可以在制品中使用的说明性压印底部片材的横截面。图3A是可以在制品中使用的两个说明性相邻区段的侧视图。所述区段可以具有总体上匹配的边缘。图3B是可以在制品中使用的两个说明性相邻区段的侧视图。所述区段可以具有总体上匹配的边缘。图4是沿着其边缘匹配的相邻区段的侧视图，其中一个区段被移动以便相邻区段的底表面在不同的平行平面上。图5A是可以在具有多个含热能储存材料的密封区室的制品中使用的，具有多个槽的说明性压印底部片材的图。图5B是图5的压印片材的说明性的一部分的图。图5C显示了具有相应流体通道的说明性制品组堆的图。图6A是具有一个或多个表面的说明性制品的图，所述表面含有多个从开口向外 周延伸的沟槽。图6B是显示了第一制品的底表面与第二制品的顶表面之间的界面的图，其中两个表面各自具有多个弯曲沟槽。图6C是说明性制品的两个区段的图。图6D是图6C的区段组堆的侧视图。图7是具有非圆形顶表面和/或具有非圆形开口的说明性制品的俯视图。图8显示了在容器中包括制品组堆的说明性热储存装置的横截面。图9是在容器中包括制品组堆的说明性热储存装置的另一个横截面。附图说明图10是显示了热能储存系统的说明性特征的示意图。本专利技术的详细描述在下面的详细描述中，结合优选实施方案对本专利技术的具体实施方案进行了描述。然而，对于下面的描述特异性针对本专利技术技术的特定实施方案或特定应用的程度来说，它的目的仅仅是说明性的，并且只是对示例性实施方案提供简明描述。因此，本专利技术不限于下面所描述的具体实施方案，相反，本专利技术包括在随附的权利要求书的真实范围内的所有可替选方案、修改和等同物。正如将从本文的教导中看到的，本专利技术提供了用于储存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·N·索霍雅克，K·塞哈诺比施，D·H·班克，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：