具有集成能量存储的热‑电化学转换器制造技术

一种电化学直接热电转换器，包括主要热能源；工作流体；包括至少一个膜电极组件的电化学电池，所述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，其中所述至少一个膜夹在所述第一和第二多孔电极之间，并且是工作流体的离子的导体；能量存储器；和外部负载。所述电化学电池以热量运行以产生电力。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，而当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。

Heat electrochemical converter with integrated energy storage.

A direct electrochemical thermoelectric converter, including thermal energy; working fluid; electrochemical cell comprises at least one membrane electrode assembly, the membrane electrode assembly includes a first porous electrode, second porous electrode and at least one film, wherein the at least one film sandwiched between the first and second porous electrode, and is the conductor ion of the working fluid and the external load; energy storage. The electrochemical battery operates with heat to generate electricity. When the heat load demand mainly from thermal energy to meet external heat energy available more than needed, too much energy stored in the energy storage, and when the heat energy is mainly thermal energy available is not sufficient to satisfy the external load demand, at least a portion of the energy stored in the memory of too much energy for the external load power supply.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成能量存储的热-电化学转换器相关申请的交叉引用本申请要求2015年3月9日提交的美国临时专利申请号62/130,227，和2015年9月17日提交的美国临时专利申请号62/219,977的优先权，这些申请的内容通过引用纳入本文。专利技术背景本专利技术涉及使用金属氢化物材料的具有集成热能存储的改进的约翰逊热-电化学转换器(JohnsonThermo-ElectrochemicalConvertor，JTEC)。对既能够实现电能产生又能够实现能量存储的能量系统的需求是熟知的。通常，发电系统的生产特征曲线与能量需求特征曲线不同。例如，煤电厂宜以稳定、连续的水平发电。然而，煤电厂的电力需求一般有两个峰值，一个在早上、一个在晚上。白天的电力需求高于夜间需求。关于可再生能源系统，如太阳能，在中午产生发电峰值，晚上则完全没有。热能是用于发电的主要能源。当以热量运行的系统需要储能时，使用电化学电池组。此种系统必须首先产生电力，然后将其提供给电池组以便存储。还设计了机械热机并用于生产电力。这种机械热机以热力学循环运行，其中使用活塞或涡轮作轴功以压缩工作流体。压缩过程在低温下进行，压缩后，工作流体升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学直接热电转换器，包括：主要热能源；工作流体；包括至少一个膜电极组件的电化学电池，所述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，其中所述至少一个膜夹在所述第一和第二多孔电极之间，并且是工作流体的离子的导体；能量存储器；和外部负载，其中，所述电化学电池以热量运行以产生电力，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，而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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.09 US 62/130,227;2015.09.17 US 62/219,9771.一种电化学直接热电转换器，包括：主要热能源；工作流体；包括至少一个膜电极组件的电化学电池，所述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，其中所述至少一个膜夹在所述第一和第二多孔电极之间，并且是工作流体的离子的导体；能量存储器；和外部负载，其中，所述电化学电池以热量运行以产生电力，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，而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。2.一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。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。4.如权利要求3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。5.一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。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。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。8.如权利要求7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。9.如权利要求7所述的电化学直接热电转换器，其特征在于，所述转换器还包括第二膜电极组件，所述第二膜电极组件包括高压多孔电极、低压多孔电极和作为工作流体的离子的导体的至少一个膜；其中所述高压导管耦合于第二膜电极组件的高压多孔电极，所述低压导管耦合于第二膜电极组件的低压多孔电极；其中所述转换器还包括主要散热器和主要热源；其中所述主要散热器耦合到第一膜电极组件并且从第二膜电极组件去除热量以维持相对恒定的压缩温度；所述主要热源耦合到第二膜电极组件并且在氢膨胀期间将热量供应到第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·G·约翰逊，
申请(专利权)人：约翰逊IP控股有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US