儲能改性複合結構、儲能砌塊及太陽能儲能箱的製作方法
2023-06-06 21:54:27 1
本實用新型實施例涉及太陽能技術領域，尤其涉及一種儲能改性複合結構、儲能砌塊及太陽能儲能箱。
背景技術：
太陽能熱利用是指將太陽輻射直接轉換為熱能供人類使用，是各類直接或間接的太陽能應用中效率最高，成本最低的一種太陽能利用模式。開發太陽能熱應用技術，規模化使用太陽能光熱技術，可大大減少煤炭、石油、天然氣等化石能源的消耗，改善大氣環境，減少因使用化能源帶來的環境汙染，具有很好的經濟和社會利益。
現有的太陽能熱利用常見的技術和產品有太陽灶、太陽能熱水、太陽能熱發電等。其中，太陽能集熱儲能模塊作為太陽能熱利用中的關鍵技術環節，現有技術中包括如下幾種技術方案：
第一，真空集熱管太陽能熱水技術使用真空集熱管收集太陽光中的能量，加熱真空管內部的水，然後將加熱後的熱水蓄集起來使用。但是以水為儲能和用能介質，水的沸點為100℃，通常條件下，水溫達到95℃以上時就會快速蒸發，導致管內壓力上升，從安全的角度，無法再進一步提高溫度。受蒸發溫度限制，以水為介質的儲能溫度區間僅為數十攝氏度，儲能容量受到限制，大量儲能時需要很大體積的儲水裝置。
第二，平板集熱式太陽能熱水器採用平板式集熱片收集太陽光能量，集熱片吸收太陽光能量後溫度升高，加熱流經集熱片的水，將加熱後的熱水集蓄起來使用。平板式太陽能熱水器工作原理類似於真空管式集熱器，提高了單位面積內受光有效面積，器件結構相對簡單，有利於規模化應用。但同樣以水為儲能和用能介質，儲能容量受到限制，大量儲能時需要很大體積的儲水裝置。
第三，太陽灶是最簡易的太陽能熱應用形式，使用弧面反射鏡將太陽光聚焦後照射加熱烹飪容器，但存在熱能的利用效率較低，無法儲存的問題。
第四，高溫熔鹽發電技術使用了類似太陽灶一樣的聚光技術，採用大量的反射鏡把太陽光聚焦，焦點處溫度高達1千多度，將金屬鹽加熱熔融，再湧熔融的金屬鹽去加熱水，製取高溫高壓的蒸汽，最後用高溫高壓的蒸汽去驅動汽輪發電機發電。此方案技術複雜，成本高，高溫熔鹽無法大量長時間儲存，需快速發電併網。
第五，相變儲能技術可以利用材料在不同物相間轉變過程中的潛熱，在外界溫度高於材料相變點時，吸收存儲能量；在外界溫度低於材料相變點時，向外界釋放熱量。而利用相變材料製作儲能模塊的成本高，相變點固定且溫度較低，儲能容量受限於材料的相變潛熱容，一般儲能容量均不太大。
應當說明的是，以上技術問題是本實用新型的發明人在實施本實用新型的過程中所發現的。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供一種儲能改性複合結構，用以解決上述問題中的至少一個。
本實用新型的另一目的在於提供一種包含上述儲能改性複合結構的儲能砌塊。
本實用新型的另一目的在於提供一種太陽能儲能箱，該太陽能儲能箱包含有上述儲能砌塊。
根據本實用新型的一方面，提供一種儲能改性複合結構，該儲能改性複合結構包括：
石墨導熱層；
稀土氧化物膨化層，上述稀土氧化物膨化層包含有氧化鈰子層和氧化鑭子層；
位於上述石墨導熱層和上述稀土氧化物膨化層之間，用於粘結上述石墨導熱層和上述稀土氧化物膨化層的粘結層，上述粘結層由聚丙烯子層和聚乙烯子層所堆疊而成。
在一些具體的實施方式中，上述石墨導熱層由石墨烯微片子層和片狀石墨子層所堆疊而成。
在一些具體的實施方式中，該儲能改性複合結構還包括：堆疊在上述石墨導熱層外表面的晶須輔熱層，上述晶須輔熱層由氮化鋁晶須子層、氧化鋁晶須子層、氧化鎂晶須子層中的一層或多層所堆疊而成。
在一些具體的實施方式中，該儲能改性複合結構還包括：堆疊在上述晶須輔熱層外表面的纖維增韌層，上述纖維增韌層包含有聚乙烯纖維子層和聚丙烯纖維子層。
在一些具體的實施方式中，上述纖維增韌層還包含有尼龍纖維子層、木質素人造纖維子層、天然植物纖維子層中的一層或多層。
在一些具體的實施方式中，該儲能改性複合結構還包括：堆疊在上述纖維增韌層和上述稀土氧化物膨化層外表面的鋼纖維加強層。
本實用新型提供的儲能改性複合結構製作簡單，原料成本低，可推廣至日常生活和生產中的各個領域。另外，本儲能改性複合結構具有與石墨導熱層連接的膨化改性層，改善了儲能改性複合結構的膨脹係數，使得在利用本儲能改性複合結構儲能和放能的過程中，能有效避免熱脹冷縮對結構的破壞，故本儲能改性複合結構具有較長的使用壽命。並且，本儲能改性複合結構還可具有增韌層、鋼纖維層，以調節該儲能改性複合結構的柔韌度和強度，擴大了本儲能改性複合結構的應用領域。
根據本實用新型的另一方面，還提供一種儲能砌塊，包括：
上述儲能改性複合結構；
包裹上述儲能改性複合結構的混凝土層。
本實用新型所提供的儲能砌塊具有以下優點，
由於儲能改性複合結構中的石墨導熱層和輔助導熱層使得該儲能砌塊具有較優良的導熱性能；並且，本儲能砌塊的製作簡單，原料成本低，相對於熔鹽儲能材料，本儲能砌塊僅需熔鹽儲能材料所製成儲能模塊十分之一的成本價，能推進太陽能儲能技術的普及應用；進一步地，本儲能砌塊由於具有良好的韌性，能夠具有較長久的使用時間。
根據本實用新型又一方面，本實用新型還提供一種太陽能儲能箱，該太陽能儲能箱包含有上述儲能砌塊，以及
貫穿於該儲能砌塊的導熱管；
在該導熱管內流通的導熱介質；
其中，上述導熱管用於將該導熱介質的熱量傳遞至該儲能砌塊。
在一些具體的實施方式中，該太陽能儲能箱還包括：包裹上述儲能砌塊的巖棉保溫層。
在一些具體的實施方式中，上述導熱介質為聯苯和聯苯醚的混合物。
本實用新型所提供的太陽能儲能箱，具有製作簡單，操作方便，應用領域廣的特點。
本實用新型還有更多的有益效果，將在下文中結合具體實施方式進行說明。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1示出的是本實用新型儲能改性複合結構一實施例的剖面示意圖；
圖2示出的是本實用新型儲能砌塊一實施例的剖面示意圖；
圖3示出的是本實用新型太陽能儲能箱一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
參見圖1示出的是本實用新型儲能改性複合結構一實施例的剖面示意圖，該儲能改性複合結構10包括：
石墨導熱層101；
稀土氧化物膨化層103，稀土氧化物膨化層103包含有氧化鈰子層1031和氧化鑭子層1032；
位於石墨導熱層101和稀土氧化物膨化層103之間，用於粘結石墨導熱層101和稀土氧化物膨化層103的粘結層102，粘結層102由聚丙烯子層1021和聚乙烯子層1022所堆疊而成。可以理解的是，聚丙烯子層和聚乙烯子層的堆疊位置關係應不限定於圖1所示的結構位置關係。
通過本儲能改性複合結構中的稀土氧化物膨化層，使得該儲能改性複合結構中的各層子結構之間的晶格適配性能夠得到有效的調節、改善模塊抗熱衝擊性能和熱穩定性好，使得該儲能改性複合結構具有較長的使用壽命。
石墨導熱層101由石墨烯微片子層1011和片狀石墨子層1012所堆疊而成。可以理解的是，石墨烯微片子層和片狀石墨子層的堆疊位置關係應不限定於圖1所示的結構位置關係。本實用新型實施例中的儲能改性複合結構具有與石墨導熱層相連接的輔助導熱層，採用層級遞進導熱的結構分布更顯著提高該儲能改性複合結構的熱傳導性能。
儲能改性複合結構10還包括：堆疊在石墨導熱層101外表面的晶須輔熱層104，晶須輔熱層104由氮化鋁晶須子層、氧化鋁晶須子層、氧化鎂晶須子層中的一層或多層所堆疊而成。
儲能改性複合結構10還包括：堆疊在晶須輔熱層104外表面的纖維增韌層105，纖維增韌層105包含有聚乙烯纖維子層1051和聚丙烯纖維子層1052。可以理解的是，聚乙烯纖維子層和聚丙烯纖維子層的堆疊位置關係應不限定於圖1所示的結構位置關係。
纖維增韌層105還包含有尼龍纖維子層、木質素人造纖維子層、天然植物纖維子層(未圖示)中的一層或多層。
本實用新型實施例中的儲能改性複合結構具有纖維增韌層，能提高該儲能改性複合結構的柔韌度。
該儲能改性複合結構10還包括：堆疊在纖維增韌層105上的第一鋼纖維加強層1061，堆疊在稀土氧化物膨化層103外表面的第二鋼纖維加強層1062。本儲能改性複合結構中的鋼纖維層用於加強該儲能改性複合結構的強度。
本實用新型提供的儲能改性複合結構製作簡單，原料成本低，可推廣至日常生活和生產中的各個領域。另外，本儲能改性複合結構具有與石墨導熱層連接的膨化改性層，改善了儲能改性複合結構的膨脹係數，使得在利用本儲能改性複合結構儲能和放能的過程中，能有效避免熱脹冷縮對結構的破壞，故本儲能改性複合結構具有較長的使用壽命。並且，本儲能改性複合結構還可具有增韌層、鋼纖維層，以調節該儲能改性複合結構的柔韌度和強度，擴大了本儲能改性複合結構的應用領域。
參見圖2示出的是本實用新型儲能砌塊一實施例的剖面示意圖，還提供一種儲能砌塊20，包括圖1所示的儲能改性複合結構10，該儲能砌塊還包含有：包裹儲能改性複合結構10的混凝土層201。
本實用新型所提供的儲能砌塊具有以下優點：由於儲能改性複合結構中的石墨導熱層和輔助導熱層使得該儲能砌塊具有較優良的導熱性能；並且，本儲能砌塊的製作簡單，原料成本低，相對於熔鹽儲能材料，本儲能砌塊僅需熔鹽儲能材料所製成儲能模塊十分之一的成本價，能推進太陽能儲能技術的普及應用；進一步地，本儲能砌塊由於具有良好的韌性，能夠具有較長久的使用時間。
參見圖3示出的是本實用新型太陽能儲能箱一實施例的結構示意圖，該太陽能儲能箱30包含有圖2所示的儲能砌塊20，以及
貫穿於儲能砌塊20的導熱管301；
在導熱管301內流通的導熱介質302；
其中，導熱管301用於將該導熱介質302的熱量傳遞至儲能砌塊20。
太陽能儲能箱30還包括：包裹儲能砌塊20的巖棉保溫層(未圖示)。通過包裹砌塊的巖棉保溫層，能夠保障砌塊所存儲的熱量不會受外界環境的影響，保障切太陽能儲能箱所存儲的熱量不會流失。
優選地，導熱介質302為聯苯和聯苯醚的混合物。其中，聯苯和聯苯醚的混合物的溫度可以達到350～400℃，由此可以保障儲能砌塊吸熱充分。
本實用新型所提供的太陽能儲能箱，具有製作簡單，操作方便，應用領域廣的特點。
最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。