储能模块的制作方法

1.本实用新型涉及储能领域，具体涉及储能模块。


背景技术：

2.在能源最终消费形式中，供热占比49％，其中72.5％的供热能量消耗来自化石燃料。余热作为二次能源，有烟气余热、蒸汽余热等多种形式，占燃料消耗总量比例较大。余热回收利用技术可以有效节约一次能源，提高能源利用率。目前工业余热利用技术已经有成熟应用，如直接热交换利用、热功转换利用、余热提质利用技术。但是，余热利用率低、余热利用中的传热和储热相对落后、梯级利用仍然是余热利用技术需要解决的问题。尤其是针对电厂蒸汽、钢铁行业余热蒸汽等蒸汽热的利用技术，现有储热技术以热交换为主，缺乏以高温蒸汽为直接热源、可放出高品质蒸汽的储放热技术和装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺乏以高温蒸汽为直接热源、可放出高品质蒸汽的储放热技术和装置的技术问题，提供储能模块。
4.为了实现上述目的，本实用新型提供一种储能模块。该储能模块包括：
5.包括至少一块碳板，至少一个流体介质通道和至少一个相变材料块；
6.其中，所述流体介质通道和/或相变材料块设置在所述碳板的体相内，和/或，所述流体介质通道和/或相变材料块设置在相邻的所述碳板之间，和/或，单个所述相变材料块的部分设置在所述碳板的体相内。
7.优选地，所述储能模块还包括设置在所述流体介质通道与所述碳板之间的第一界面层，以及设置在所述相变材料块与所述碳板之间的第二界面层。
8.优选地，所述流体介质通道的布置方式为之字形、一字型或不规则形状。
9.优选地，所述流体介质通道的横截面为圆形、正方形、长方形、正五边形、正六边形或菱形。
10.优选地，所述相变材料块的横截面为圆形、正方形、长方形、正五边形、正六边形或菱形。
11.优选地，各所述相变材料块相同或不同。
12.优选地，所述储能模块包括至少两块碳板，并在相邻碳板的相对侧分别设置凹槽，所述凹槽形成所述流体介质通道。
13.优选地，所述相变材料块分布在所述流体介质通道的两侧。
14.优选地，所述相变材料块设置在所述相变材料块分布在所述流体介质通道的一侧。
15.优选地，所述储能模块包括至少两块碳板，所述流体介质通道贯穿所述碳板。
16.根据本实用新型提供的储能模块，该模块采用储热材料和换热介质分开的设计，使用范围广，适用于蒸汽、气体、液体(水、导热油等)，可用于工业余热利用；可用于电厂蒸
汽存储与利用，参与电厂调峰；也可用于可再生能源存储，蒸汽储热，谷电加热气体介质储热，谷电制冷储冷等领域。应用灵活性高，多个独立模块可串并联，可形成梯级温度，实现高效转化。
附图说明
17.图1是本实用新型一种实施方式的储能模块的结构示意图；
18.图2是本实用新型一种实施方式的储能模块的正视图；
19.图3是图2中a-a切面的剖视图；
20.图4是本实用新型一种实施方式的储能模块的正视图；
21.图5是本实用新型一种实施方式的储能模块的正视图；
22.图6是本实用新型一种实施方式的储能模块的正视图；
23.图7是本实用新型一种实施方式的储能模块的正视图；
24.图8是本实用新型一种实施方式的储能模块的正视图；
25.图9是本实用新型一种实施方式的储能模块的正视图；
26.图10是本实用新型一种实施方式的储能模块的正视图；
27.图11是本实用新型一种实施方式的储能模块的结构示意图；
28.图12是本实用新型一种实施方式的储能模块的结构示意图；
29.图13是本实用新型一种实施方式的储能模块的结构示意图。
30.附图标记说明
31.100碳板
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200流体介质通道
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300相变材料块
32.400第一界面层
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500第二界面层
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600第一金属层
33.700第二金属层
具体实施方式
34.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
35.本实用新型提供一种储能模块，参考图1-12，该储能模块包括：
36.包括至少一块碳板100，至少一个流体介质通道200和至少一个相变材料块300；
37.其中，所述流体介质通道200和/或相变材料块300设置在所述碳板100的体相内，和/或，所述流体介质通道200和/或相变材料块300设置在相邻的所述碳板100之间，和/或，单个所述相变材料块300的部分设置在所述碳板100的体相内。
38.其中，所述碳板的材质为碳材料，所述碳材料的热导率≥75w/mk；密度≥1.8g/cm3。根据具体使用需求选择相应的相变温度和材料类型。
39.在本实用新型的一些实施方式中，所述储能模块还包括设置在所述流体介质通道200与所述碳板100之间的第一界面层400，以及设置在所述相变材料块300与所述碳板100之间的第二界面层500。第一界面层400和第二界面层500的材质为界面材料(热导率≥5w/mk，优选≥10w/mk)，该界面材料能够降低界面热阻。具体地，根据实际使用温度选择界面材料的具体种类，例如，可以是导热硅脂、硅胶垫片或柔性石墨，使用温度＞200℃，界面材料选择柔性石墨。
40.为防止流体介质通道内的流体介质(气体、液体或蒸汽)和相变材料块中的相变材料泄露，分别在第一界面层400和第二界面层上设置第一金属层600和第二金属层700，其中，第一金属层600和第二金属层700可以以金属管的形式呈现，所述金属管的壁厚为1-15mm，耐温-40℃至1000℃。本实用新型对金属管的材质不做特别限定，例如，流体介质通道内介质温度小于350℃时，流道可以选择铜合金材料。该储能模块采用了储热炭、相变材料和金属管复合的结构，储热炭具有高热导率，能带来较高的储放热/冷效率，相变材料具有高储能密度，能够带来更高的储热/冷容量，金属盘管结构能够减少模块组合时的接缝问题，适用于高压介质(比如高压蒸汽、高压水)。另外，金属管作为独立的流道，可通气体或液体或蒸汽，适应温度范围广，不局限于蒸汽储热应用，也可储冷。
41.在本实用新型的一些实施方式中，所述流体介质通道200的布置方式为之字形、一字型或不规则形状。
42.在本实用新型的一些实施方式中，参考图2-图8所述流体介质通道200的横截面为圆形、正方形、长方形、正五边形、正六边形或菱形，需要说明的是，图3-图8所示出的实施方式与图2不同的就在于流体介质通道的横截面不同。
43.在本实用新型的一些实施方式中，所述相变材料块300的横截面为圆形、正方形、长方形、正五边形、正六边形或菱形。各所述相变材料块300相同或不同。需要说明的是，图9-图10所示出的实施方式与图2不同的就在于相变材料块的横截面不同。
44.在本实用新型的一些具体实施方式中，参考图11，所述碳板有两块，单个所述相变材料块分布在两个碳板上。
45.在本实用新型的一些具体实施方式中，参考图12，所述碳板上设置有多个流体介质通道，且流体介质通道在碳板上的布置方式为蜂窝式。需要说明的是，图12所示出的实施方式与图2不同的就在于所述碳板上设置有多个流体介质通道，且流体介质通道在碳板上的布置方式为蜂窝式，且相变材料块的横截面为菱形。
46.在本实用新型的一些实施方式中，为增进传热，所述储能模块包括至少两块碳板100，并在相邻碳板100的相对侧分别设置凹槽，所述凹槽形成所述流体介质通道200。
47.在本实用新型的一些实施方式中，所述相变材料块300分布在所述流体介质通道200的两侧。
48.在本实用新型的一些实施方式中，所述相变材料块300设置在所述相变材料块300分布在所述流体介质通道200的一侧。
49.在本实用新型的一些实施方式中，所述储能模块包括至少两块碳板100，所述流体介质通道200贯穿所述碳板100。
50.本实用新型中，在储能模块的外周设置有保温层，所述保温层的材质不做限定，例如，可以为热导率低于0.1w/mk的材料，如硅酸铝、硅酸钙、玻璃纤维、气凝胶毡中的一种或几种，保证外表面温度为室温
±
5℃。
51.以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。
52.实施例1
53.参考图13，该储能模块包括3块碳板，1个流体介质通道和多个相变材料块(未示出)，储热碳材料热导率200w/mk，单块储热碳材料尺寸为300
×
300
×
100mm，开槽半径15mm，深度15mm，形状为半圆，开槽间隔和长度与盘管尺寸对应。内嵌相变材料，尺寸为30
×
30
×
300mm。每层9块材料拼接成900
×
900mm的正方形。流体介质通道的布置方式为金属盘管，金属盘管外径为30mm，壁厚3mm，外形尺寸900
×
800mm，共两组。每两层储热材料之间嵌一组盘管。界面材料选择柔性石墨，热导率大于20w/mk。储能模块外包覆300mm硅酸铝保温棉(未示出)。进口气体的温度为530℃，储热材料温度可达450℃以上。
54.以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。