CN2023105972884一种集成储热功能的热电化学电池装置及控制方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN116648129A
(43)申请公布日2023.08.25
(21)申请号202310597288.4
(22)申请日2023.05.24
(71)申请人浙江大学
地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘
路866号
(72)发明人李智钱皋俞小莉王秉政
姜睿铖沈振宇
(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公
司33200
专利代理师郑海峰
(51)Int.Cl.
H10N10/17(2023.01)
H10N10/13(2023.01)
H10N10/00(2023.01)

权利要求书2页说明书6页附图3页
(54)发明名称
一种集成储热功能的热电化学电池装置及
控制方法
(57)摘要
本发明公开了一种集成储热功能的热电化
学电池装置及控制方法，属于热能储存与温差发
电技术领域。本发明的热电化学电池包括吸热材
料、相变储热装置、电池阳极、电池腔体和电池阴
极；电池阳极作为热极驱动热电化学反应，电池
阴极作为热电化学电池的冷极。本装置结合相变
储热的优势，通过设计的方法策略，实现了可对
多种类型的波动余热进行高效回收利用的热电
化学电池装置。该电池的塞贝克系数可达半导体
热电材料的10倍以上，在较小的温差下热电化学
电池便可产生较高的电压，并且具有柔性结构优
势，可以通过封装结构和电极的柔性设计来适应
不同表面形状的余热源，可利用小温差从环境取
热，具有广泛的应用场景。
CN116648129A
CN116648129A权利要求书1/2页

1.一种集成储热功能的热电化学电池装置，其特征在于，包括吸热材料(1)、相变储热
装置(2)、电池阳极(3)、电池腔体(4)、电池阴极(8)、散热装置(9)和保温装置(11)；
所述吸热材料(1)紧贴在相变储热装置(2)的一侧，用于收集外部热量并将热量传递给
相变储热装置内的相变材料；所述相变储热装置内设置有相变材料和换热流道，所述换热
流道可通入具有余热的流体实现相变材料对流体余热的回收；所述电池阳极与相变储热装
置通过导热硅胶贴合，相变材料储存的热量能够传递给电池阳极让其作为热极驱动热电化
学反应；电池腔体中填充有电解液，电池阳极和电池阴极分别设置在电池腔体相对的两侧
并均与电解液接触；所述电池阴极作为热电化学电池的冷极；所述散热装置与电池阴极相
连用于冷却电池阴极；所述整体保温装置作为热电化学电池装置的外壳包裹所述热电化学
电池装置；
在整体保温装置上布置有至少两个可控开口，其中一个可控开口开设在吸热材料(1)
处，用于吸热材料(1)吸收外部热量，第二个可控开口设置在散热装置(9)处，用于散热装置
(9)散出电池冷极的热量。
2.根据权利要求1所述的集成储热功能的热电化学电池装置，其特征在于，所述电池阴
极和电池阳极均选择多孔石墨电极；所述电解液为铁氰化钾/亚铁氰化钾氧化还原溶液。
3.根据权利要求2所述的集成储热功能的热电化学电池装置，其特征在于，所述的电解
液以水为溶剂或以离子液体为溶剂；当电解液以水为溶剂时，相变材料的熔点不超过100
℃；以离子液体为溶剂时，相变材料的熔点可以超过100℃。
4.根据权利要求1所述的集成储热功能的热电化学电池装置，其特征在于所述吸热材
料(1)为光伏板或用于收集太阳光热的集热板；所述换热管道在相变储热装置内弯曲布置
增大与相变材料的换热面积；所述相变储热装置内设置有热电偶测点用于监测相变材料内
部的温度状态。
5.根据权利要求1所述的集成储热功能的热电化学电池，其特征在于，所述电池阳极
(3)、和电池阴极(8)分别连接导线，所述导线穿出整体保温装置；电池阳极(3)和电池阴极
(8)引出的导线分别作为电池的正负极接口。
6.根据权利要求1所述的集成储热功能的热电化学电池装置，其特征在于，电池阳极
(3)一侧与电解液接触，另一侧与相变储热装置(2)通过导热胶紧贴；所述电池阴极(8)一侧
与电解液接触，另一侧与散热装置(9)通过导热胶紧贴。
7.根据权利要求1所述的集成储热功能的热电化学电池装置，其特征在于，所述的电池
阳极(3)和电池阴极(8)呈片状；所述电池腔体(4)为方形腔体，电解液充满电池腔体，所述
电池阳极(3)和电池阴极(8)分别覆盖方形腔体相对的两面上，两者相互平行布置，由电池
腔体的壁面、电池阳极(3)和电池阴极(8)实现电解液的密封。
8.根据权利要求7所述的集成储热功能的热电化学电池装置，其特征在于，所述电池阳
极和电池阴极相对于水平面呈垂直设置，或者电池阳极和电池阴极相对于水平面呈水平布
置，或者电池阳极和电池阴极相对于水平面呈倾斜布置，倾斜角度为0‑90°内的任意角度。
9.根据权利要求8所述的集成储热功能的热电化学电池装置，其特征在于，电池阳极