[发明专利]一种电池仿生状散热与热回收系统及其实现方法

权利要求书

1.一种电池仿生状散热与热回收系统，其特征在于，包括含有多孔介质复合相变材料的多孔介质模块、蜂窝状排列的超薄型重力热管散热模块、仿树根传集热模块、基于赛贝克效应的热电转换模块、仿毛细血管微通道散热器和充电储能模块，其中：所述多孔介质模块的多孔介质具有优异的多孔性能，与相变材料PCM石蜡具有良好的相容性，将石蜡吸附于微孔内制成多孔介质复合相变材料，可大大提高石蜡的热导率，石蜡中添加纳米金属颗粒以增加热导率；将锂电池竖直均匀沉浸放置在PCM多孔介质模块中；所述超薄型重力热管散热模块中的超薄型重力热管嵌入在锂电池与 PCM之间，每六片超薄型重力热管按正六边形排列为一组，且每组以各个锂电池为中心形成蜂窝状，以增加超薄型重力热管导热速率与稳定性；各超薄型重力热管冷凝端加装小型翅片加以散热，且每组超薄型重力热管的翅片连接到同一点，即翅片节点；所述仿树根传集热模块由碳纳米管和多孔介质复合石蜡材料构成，高性能的导热材料碳纳米管为分支；多孔介质复合石蜡材料为主根，作为储热部件；所述碳纳米管与每组翅片节点连接，碳纳米管具有高导热性能，可将冷凝端散发至翅片的热量传导汇聚给所述仿树根传集热模块的主根部分，即多孔介质复合石蜡材料，主根起蓄热作用；所述仿毛细血管微通道散热器由上、下两层构成，每层由满足分形分布规律的毛细血管网结构组成，微通道毛细血管网下层中的流体从主动脉分向各毛细血管吸收热电材料上端热量，流体再由通道流向上层，上层流体散发热量至空气中，再汇聚至主动脉流回下层；所述基于赛贝克效应的热电转换模块由纳米混合热电材料组成，分为上端、下端两部分，下端嵌入仿树根传集热模块的主根中，形成热端；而上端与仿毛细血管微通道散热器接触，以保持相对低温，从而建立温度梯度场，并形成电势差，最终转化为电能并传递至充电储能模块中。

2.根据权利要求1所述的电池仿生状散热与热回收系统，其特征在于，所述多孔介质模块的多孔介质采用膨胀石墨。

3.根据权利要求1所述的电池仿生状散热与热回收系统，其特征在于，所述蜂窝状超薄型重力热管的散热段壁材中涂上添加碳纳米管CNTs制备的相变微胶囊以提高热导率。

4.根据权利要求1所述的电池仿生状散热与热回收系统，其特征在于，所述蜂窝状超薄型重力热管的传热方向为由蒸发端向冷凝端，即自下而上。

5.根据权利要求1所述的电池仿生状散热与热回收系统，其特征在于，所述仿毛细血管微通道散热器的流体为相变微胶囊悬浮液。

6.一种由权利要求1~5任一项所述电池仿生状散热与热回收系统的实现方法，其特征在于，包括下述步骤：S1，锂电池产生热量传导至多孔介质复合相变材料；S2，多孔介质复合相变材料中的热量通过接触传导到蜂窝状排列的超薄型重力热管的蒸发端；S3，超薄型重力热管蒸发端中的工质遇热相变成气体；S4，热量通过超薄型重力热管绝热段传导到冷凝端；S5，气体在超薄型重力热管冷凝端处遇冷凝成液体并释放热量；S6，热量借助小型翅片部分散到外界空气，部分传导到仿树根传集热模块的分支管道；S7，仿树根传集热模块通过分支所传导的热量汇流到各主根管道；S8，主根中的多孔介质复合石蜡材料储蓄热量并将热量均匀传导到基于赛贝克效应的热电转换模块下端，基于赛贝克效应的热电转换模块上端与仿毛细血管微通道散热器连接并与下端保持相对温度，构建温度梯度场，形成电势差；S9，各主根的热电材料串并联，将转换的电能储存到充电储能模块中。