CN215221820U - 一种高耐压储电建筑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高耐压储电建筑结构，包括由地聚合物构成的墙体、多组金属电极和导线，所述金属电极包括正极金属片和负极金属片；多组所述金属电极设置在所述墙体上并通过所述导线依次串联连接，以形成多组串联连接的超级电容。采用本实用新型，具备建筑储电的功能，以节省大量能源，同时具有高耐压的特点。

Description

一种高耐压储电建筑结构

技术领域

本实用新型涉及储电建筑技术领域，尤其涉及一种高耐压储电建筑结构。

背景技术

目前现有的建筑无法储电，人们已经开发利用的混凝土电学性能集中于导电混凝土，导电混凝土应用的领域有:屏蔽无线电干扰、防御电磁波、断路器地合闸电阻、接地装置、建筑物的避雷设备、消除静电装置、环境加热、电阻器、建筑采暖地面、金属防腐阴极保护技术、高速公路的自动监控、运动中的重量称量以及道路和机场的冰雪融化，核电站设施与大坝的微裂纹进行监测等。实现导电混凝土的常规做法是使用导电添加剂来诱导水泥基材料中的导电性，如碳纤维(CFs)，钢纤维，石墨烯等。这些导电添加剂价格昂贵，而且往往分散效果不好，使用导电添加剂实现导电混凝土的性价比低。

目前已经开发利用的混凝土电学性能几乎都没有储电性能，唯一已知利用结构材料储电的是PEDOT涂层的红砖，该方法利用化学沉积法在红砖表面沉积PEDOT导电聚合物涂层并将其制备成超级电容器以实现储电。然而，化学沉积法不易在大面积建筑表面实施，且PEDOT聚合物昂贵，土木工程领域需要技术和经济上都切实可行的储电建筑。

未来，作为城市中使用量最大的材料，结构材料还将承担其他功能，例如利用混凝土储电来收集和存储来自太阳能和风能可再生能源的电力，以缓解日益紧张的能源供应。因此，土木工程领域亟需开发建筑结构的储电功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种高耐压储电建筑结构，具备建筑储电的功能，以节省大量能源，同时具有高耐压的特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高耐压储电建筑结构，包括由地聚合物构成的墙体、多组金属电极和导线，所述金属电极包括正极金属片和负极金属片；多组金属电极设置在所述墙体上并通过所述导线依次串联连接，以形成多组串联连接的超级电容。

作为上述技术方案的改进，多组金属电极相互平行并沿竖直方向交错排列，以形成第一列电极和第二列电极。

作为上述技术方案的改进，相邻两组金属电极之间的竖直间隔大于或等于4.5mm。

作为上述技术方案的改进，所述第一列电极的右侧端部与所述第二列电极的左侧端部位于同一竖直平面上。

作为上述技术方案的改进，所述正极金属片和负极金属片均为长方形片体，所述长方形片体的长边的长度为47.5-52.5mm，所述长方形片体的短边的长度为42.5-47.5mm；所述长方形片体部分嵌入所述墙体内且所述长边与所述墙体的墙面相垂直，或所述长方形片体完全嵌入所述墙体内且所述长边与所述墙体的墙面相垂直。

作为上述技术方案的改进，每组金属电极中的正极金属片和负极金属片之间的竖直间隔为9-11mm。

作为上述技术方案的改进，所述正极金属片和负极金属片均为铜片或铜合金片，电阻率小于0.12μΩ*m。

作为上述技术方案的改进，所述导线的横截面积大于或等于5.5mm²。

作为上述技术方案的改进，所述高耐压储电建筑结构的正极连接充电设备或用电设备的正极，所述高耐压储电建筑结构的负极连接所述充电设备或所述用电设备的负极。实施本实用新型的有益效果在于：

所述墙体由地聚合物构成，利用碱激发地聚合物中的大量自由离子可在外加电场作用下定向移动的特点，通过在所述墙体上设置多组金属电极，以形成多组超级电容，在外加电场作用下使自由离子聚集在所述金属电极表面，实现了建筑储电的功能，以节省大量能源；多组金属电极依次串联连接，总耐压等于所述超级电容的耐压之和，具有高耐压的特点，适用于总耐压值要求很高的情况。

附图说明

图1是本实用新型中第一实施例的前视图；

图2是本实用新型中第一实施例的立体图；

图3是本实用新型中第一实施例的左视图；

图4是图1的A-A剖视图；

图5是本实用新型中第二实施例的A-A剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。

地聚合物(地聚物)是一种由AlO4和SiO4四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物，化学式为Mn{-(SiO2)zAlO2}n·wH2O，无定形到半晶态，属于非金属材料。这种材料具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温的性能，有取代普通波特兰水泥的可能和可利用矿物废物和建筑垃圾作为原料的特点，在建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料、和耐高温材料等方面均有应用。

结合图1-图4所示，本实用新型提供了一种高耐压储电建筑结构，包括由地聚合物构成的墙体1、多组金属电极2和导线3，所述金属电极2包括正极金属片21和负极金属片22；多组金属电极2设置在所述墙体1上并通过所述导线3依次串联连接，以形成多组串联连接的超级电容。

需要说明的是，所述墙体1由地聚合物构成，利用碱激发地聚合物中的大量自由离子可在外加电场作用下定向移动的特点，通过在所述墙体1上设置多组金属电极2，以形成多组超级电容，在外加电场作用下使自由离子聚集在所述金属电极2表面，实现了建筑储电的功能，以节省大量能源；多组金属电极2依次串联连接，总耐压等于所述超级电容的耐压之和，具有高耐压的特点，适用于总耐压值要求很高的情况。

结合图1-图2所示，多组金属电极2相互平行并沿竖直方向交错排列，以形成第一列电极和第二列电极。

需要说明的是，多组金属电极2相互平行并沿竖直方向交错排列，以使相邻两组金属电极2交错分布，从而能够充分利用所述墙体1内的自由离子，尽可能使所述高耐压储电建筑结构的储电能力得到充分利用。同时，相邻两组金属电极2交错分布也扩大了相邻两组金属电极2之间的介电层的厚度，避免相邻两组金属电极2之间离子移动的影响，另外也使得所述金属电极2的排布更清晰，方便施工人员操作，尽可能避免接线错误导致所述高耐压储电建筑结构整体失效的施工事故。

进一步地，所述第一列电极的右侧端部与所述第二列电极的左侧端部位于同一竖直平面上，充分利用所述墙体1内的自由电子的同时使得连接相邻两组金属电极2的导线最短，以节省材料。

结合图1-图4，相邻两组金属电极2之间的竖直间隔大于或等于4.5mm，优选大于或等于5mm，以进一步扩大相邻两组金属电极2之间的介电层的厚度，避免相邻两组金属电极2之间离子移动的影响。

结合图1-图4所示，所述正极金属片21和负极金属片22均为长方形片体，所述长方形片体的长边的长度为47.5-52.5cm，优选为50mm，所述长方形片体的短边的长度为42.5-47.5cm，优选为45mm；所述长方形片体部分嵌入所述墙体1内且所述长边与所述墙体1的墙面相垂直；每组金属电极中的正极金属片21和负极金属片22之间的竖直间隔为9-11mm，优选为10mm。以上设置是为了避免所述墙体1过厚的同时尽可能使所述高耐压储电建筑结构的储能性能达到最优，以节省资源。

进一步地，所述正极金属片21和负极金属片22均为铜片或铜合金片，具备优异的抗腐蚀性能，从而保证所述高耐压储电建筑结构的寿命，其中，铜合金电极优选为为90％的铜和10％的镍制成；所述铜片或所述铜合金片的电阻率小于0.12μΩ*m，优选小于0.1μΩ*m，以保证所述超级电容的储电能力，从而保证所述高耐压储电建筑结构的储电能力。

结合图1-图4所示，所述导线的横截面积大于或等于5.5mm²，优选大于或等于6mm²，以避免所述导线3轻易熔断导致所述高耐压储电建筑结构整体失效。

进一步地，所述高耐压储电建筑结构的正极连接充电设备或用电设备的正极，所述高耐压储电建筑结构的负极连接所述充电设备或所述用电设备的负极。

需要说明的是，所述高耐压储电建筑结构优选与太阳能电池板或风力发电机等充电设备连接，能够节省大量能源，并有助于推广绿色建筑；同时亦可与常规市电连接，以进行充电，因此可作为应急电源使用，应用于厂房中就可免去常规应急电源，不再产生生产常规应急电源过程中的污染。

如图5所示，图5是本实用新型中第二实施例的A-A剖视图，与第一实施例不同的是，所述长方形片体完全嵌入所述墙体1内且所述长边与所述墙体1的墙面相垂直，美观的同时避免所述正极金属片21和负极金属片22外露导致安全隐患。

综上所述，本实用新型采用目前技术已经成熟的地聚合物混凝土作为墙体的基材，无需复杂的工艺或昂贵的添加物，通过在墙体中设置多组依次串联连接的金属电极，从而实现建筑储电的功能，具有高耐压的特点，制造成本低，能够节省大量能源，具有巨大的效益。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种高耐压储电建筑结构，其特征在于，包括由地聚合物构成的墙体、多组金属电极和导线，所述金属电极包括正极金属片和负极金属片；

多组金属电极设置在所述墙体上并通过所述导线依次串联连接，以形成多组串联连接的超级电容。

2.根据权利要求1所述的高耐压储电建筑结构，其特征在于，多组金属电极相互平行并沿竖直方向交错排列，以形成第一列电极和第二列电极。

3.根据权利要求2所述的高耐压储电建筑结构，其特征在于，相邻两组金属电极之间的竖直间隔大于或等于4.5mm。

4.根据权利要求2所述的高耐压储电建筑结构，其特征在于，所述第一列电极的右侧端部与所述第二列电极的左侧端部位于同一竖直平面上。

5.根据权利要求1所述的高耐压储电建筑结构，其特征在于，所述正极金属片和负极金属片均为长方形片体，所述长方形片体的长边的长度为47.5-52.5mm，所述长方形片体的短边的长度为42.5-47.5mm；

所述长方形片体部分嵌入所述墙体内且所述长边与所述墙体的墙面相垂直，或所述长方形片体完全嵌入所述墙体内且所述长边与所述墙体的墙面相垂直。

6.根据权利要求1所述的高耐压储电建筑结构，其特征在于，每组金属电极中的正极金属片和负极金属片之间的竖直间隔为9-11mm。

7.根据权利要求1所述的高耐压储电建筑结构，其特征在于，所述正极金属片和负极金属片均为铜片或铜合金片，电阻率小于0.12μΩ*m。

8.根据权利要求1所述的高耐压储电建筑结构，其特征在于，所述导线的横截面积大于或等于5.5mm²。

9.根据权利要求1所述的高耐压储电建筑结构，其特征在于，所述高耐压储电建筑结构的正极连接充电设备或用电设备的正极，所述高耐压储电建筑结构的负极连接所述充电设备或所述用电设备的负极。

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