一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置及其放热方法和应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置及其放热方法和应用，属于固态相变储能技术领域。该放热装置包括外壳(1)、储热材料池(2)、密封上盖(3)、加压压针(5)和加压驱动机构(4)，其中：所述外壳为上部开口的凹槽结构，所述储热材料池(2)完全嵌入所述外壳中，储热材料池内装有储热材料；所述外壳(1)的上端设置密封上盖(3)；所述加压驱动机构(4)包括传动机构，传动机构与加压压针(5)相连接并能够带动加压压针(5)做升降动作。本发明专利技术传动机构由电机提供动力源使加压压针(5)穿过密封上盖(3)并接触储热材料，从而发挥其对储热材料加压并诱导发生相变并释放热量的作用。热材料加压并诱导发生相变并释放热量的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置及其放热方法和应用


[0001]本专利技术涉及固态相变储能
，具体涉及一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置及其放热方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人类社会的发展，能源与环境问题显得日益突出。而当前的能源利用格局又存在一个尖锐的“热能悖论”，即热能生产占全球最终能源消耗的50％以上，且贡献了全球约30％的碳排放量；同时，全球72％的初级能源在转化后又主要以热的形式耗散。如何实现可持续发展，提高能源利用效率和降低碳排放，仍是全球各国所面临的重点和难点。储热技术的发展在提高能源利用率，以及降低全球碳排放的环节中发挥着重要的作用。然而，传统相变储热技术仅受温度因素影响，其热能调控存在本征热耗散的缺点，并且可调可控性差。因此，非温度外场对热能的调控成为热能利用领域的一个重要前沿课题，受到了学术界的广泛关注。
[0003]近年来，研究人员在对塑晶材料及其热效应的研究中取得了突破性进展，发现其中一些塑晶材料的熵变可达到几百J kg
‑1K
‑1。特别是基于具有玻璃相的塑晶压卡材料，开发了一种由微小压力驱动可主动控制热量释放的固态储热、放热的方法，为储热材料放热过程的非温度场调控提供了全新思路与方案。然而，鉴于复杂各异的用热场景，结构简单、操作方便、易于控制、可精细调控的储/放热装置成为这类材料在实际应用过程中的重要环节。因此，开发一种基于AMP等塑晶材料的玻璃晶体相，可实现热量释放过程精细化可控的装置或单元，从而能够根据不同的使用场景进行快速组装匹配，充分拓宽储热材料的应用场景，促进这类可控储热材料在实际工程领域得到应用，具有重要的学术价值和社会效益。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置及其放热方法和应用，该装置实现了塑晶可控储热材料的真正实际应用，同时进一步完善了这类材料放热过程的精细化调控特性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置，包括外壳、储热材料池、密封上盖、加压压针和加压驱动机构，其中：所述外壳为上部开口的凹槽结构，所述储热材料池完全嵌入所述外壳中，储热材料池内装有储热材料；所述外壳的上端设置密封上盖；所述加压驱动机构包括传动机构，传动机构与加压压针相连接并能够带动加压压针做升降动作，以使加压压针能够穿过密封上盖并接触储热材料的目的。
[0007]所述外壳及密封上盖采用具有高热导率的金属材质；所述储热材料为2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑
1，3
‑
丙二醇(CH3)C(NH2)(CH2OH)2(AMP)、间碳硼烷C2B
10
H
12
、1
‑
氰基金刚烷C
11
H
15
N(CAN)、金刚烷酮C
10
H
14
O(AON)、五氯硝基苯C6Cl5NO2(PCNB)中的一种或多种。
[0008]所述储热材料池为上部开口且中空的半球形结构，内嵌于所述外壳中；储热材料池采用耐高温石英玻璃材质，且保证内壁光滑，以保证塑晶玻璃晶体相的获得；所述密封上盖的底部边缘与所述外壳的上顶壁结构尺寸相匹配，装配后使所述外壳内部形成密闭区域。
[0009]所述密封上盖上设置完全贯穿的加压孔，加压孔尺寸与加压压针相匹配，以达到加压压针能够穿过密封上盖并接触储热材料的目的；所述加压压针外侧设置导向套，导向套底端固定在密封上盖上表面中心位置，加压压针沿导向套上下移动。
[0010]所述传动机构包括相啮合的齿轮和齿条，齿条与加压压针的上部固定连接；齿条上下方向(平行于加压压针轴向方向)安装，齿轮连接电机输出轴；由电机带动齿轮和齿条运动，进而带动加压压针做升降动作，加压压针向下运动时，加压压针下端接触储热材料并对其施加设定压力，从而实现其对储热材料加压并诱导发生相变的作用。
[0011]所述加压压针与样品(储热材料)接触端为针头状设计，可以更高效地驱动材料相变放热。
[0012]本专利技术还提供一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热方法，该方法是利用单个精细化可控放热装置进行单独放热，该方法包括如下步骤：
[0013]步骤一，将处于塑晶玻璃晶体相的可控储热材料添置于储热材料池中；
[0014]步骤二，将装置主体覆盖密封上盖以并安装加压驱动机构，同时确保加压压杆处于抬升并且未触及材料的状态。在此状态下，在符合材料使用的温度范围内，可将装置转移、运送、安置到任何需要放热的场景和环境中；
[0015]步骤三，通过电路模块编写好的操控程序，在设定的时间及场景下，通过远程控制加压压针下降，对材料施加压力，诱导其发生相变的过程从而控制储热材料在不同应用场景的精准可控。
[0016]本专利技术还提供另一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热方法，该方法是将多个所述精细化可控放热装置通过连接件拼装成放热阵列，从而实现储热材料放热过程的精细可控化过程；该方法包括如下步骤：
[0017]步骤一，将所述精细化可控放热装置(放热装置单元)通过连接件拼装，按照n
×
m的方式排列组合在一起，形成一个放热阵列；
[0018]步骤二，通过独立控制每一个放热装置单元的放热行为，可实现定制化的放热过程，包括逐一缓慢放热、特定图案放热、分时段放热等场景下的精细化控制。
[0019]本专利技术还提供基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置的一种应用，即应用于野外严寒条件下内嵌于外套中的放热取暖，具体应用方式为：将可控放热装置(放热装置单元)组装成放热阵列并设计于羽绒服、冲锋衣等御寒外套的内胆中，在人们处于长期室外低温环境中活动时，可根据实际需求，分部位，分时段，逐渐控制并释放放热阵列中某一些放热装置单元的热量，实现热量的长效、缓慢、精准释放，保证了人们在低温环境下的长期保暖效果。
[0020]本专利技术还提供基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置的另一种应用，即将该装置应用于野外环境下对食物进行恒温加热，应用方式为：将可控放热装置(放热装置单元)组装成放热阵列设计于保温箱内，可根据具体食物的保温条件，设置对应的程序实现储热装置的热量释放过程，分区域，分时段，逐渐控制并释放放热阵列中某一些装置单元的热
量，实现热量的长效缓慢释放，长效对抗保温箱的热耗散，确保食物处于恒温环境。提高保温加热的效果和品质，确保户外活动的食物安全和口感。
[0021]本专利技术的优点及有益效果：
[0022]1.本专利技术的可控放热装置使用方式灵活多样，既可以单独作为放热装置使用，也可以通过连接零件组装成放热阵列使用，在基于塑晶玻璃晶体相的压力可控储热基础上，进一步提高放热过程的精细化可控性，可以提高储热系统的能量利用效率和稳定性，避免能量损失和浪费。
[0023]2.本专利技术的可控放热装置是集成了智能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置，其特征在于：该装置包括外壳(1)、储热材料池(2)、密封上盖(3)、加压压针(5)和加压驱动机构(4)，其中：所述外壳为上部开口的凹槽结构，所述储热材料池(2)完全嵌入所述外壳中，储热材料池内装有储热材料；所述外壳(1)的上端设置密封上盖(3)；所述加压驱动机构(4)包括传动机构，传动机构与加压压针(5)相连接并能够带动加压压针(5)做升降动作，以使加压压针(5)能够穿过密封上盖(3)并接触储热材料的目的。2.根据权利要求1所述的基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置，其特征在于：所述外壳(1)及密封上盖(3)采用具有高热导率的金属材质；所述储热材料为2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑
1，3
‑
丙二醇(CH3)C(NH2)(CH2OH)2(AMP)、间碳硼烷C2B
10
H
12
、1
‑
氰基金刚烷C
11
H
15
N(CAN)、金刚烷酮C
10
H
14
O(AON)、五氯硝基苯C6Cl5NO2(PCNB)中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置，其特征在于：所述储热材料池(2)为上部开口且中空的半球形结构，内嵌于所述外壳(1)中；所述储热材料池(2)采用耐高温石英玻璃材质，且保证内壁光滑，以保证塑晶玻璃晶体相的获得；所述密封上盖(3)的底部边缘与所述外壳(1)的上顶壁结构尺寸相匹配，装配后使所述外壳(1)内部形成密闭区域。4.根据权利要求1所述的基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置，其特征在于：所述密封上盖(3)上设置完全贯穿的加压孔，加压孔尺寸与加压压针(5)相匹配，以达到加压压针(5)能够穿过密封上盖(3)并接触储热材料的目的；所述加压压针(5)外侧设置导向套，导向套底端固定在密封上盖上表面中心位置，加压压针沿导向套上下移动。5.根据权利要求4所述的基于塑晶玻璃晶体相的精细化可控放热装置，其特征在于：所述传动机构包括相啮合的齿轮(401)和齿条(402)，齿条(402)与加压压针(5)的上部固定连接；齿条上下方向(平行于加压压针轴向方向)安装，齿轮(401)连接电机输出轴；由电机(403)带动齿轮和齿条运动，进而带动加压压针做升降动作，加压压针向下运动时，加压压针下端接触储热材料并对其施...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昺，张琨，宋睿琪，王皓宇，张志东，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：