CN215265954U - 一种大规模储电建筑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大规模储电建筑结构，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，所述导线包括正极导线和负极导线；所述正极金属片和负极金属片均设置在所述墙体上，所述正极导线分别连接每组金属电极中的正极金属片，所述负极导线分别连接每组金属电极中的负极金属片，以形成多组并联连接的超级电容。采用本实用新型，具备建筑储电的功能，储电能力强，可实现大规模储电，以节省大量能源。

Description

一种大规模储电建筑结构

技术领域

本实用新型涉及储电建筑技术领域，尤其涉及一种大规模储电建筑结构。

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，提供一种大规模储电建筑结构，具备建筑储电的功能，储电能力强，可实现大规模储电，以节省大量能源。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种大规模储电建筑结构，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，所述导线包括正极导线和负极导线；所述正极金属片和负极金属片均设置在所述墙体上，所述正极导线分别连接每组金属电极中的正极金属片，所述负极导线分别连接每组金属电极中的负极金属片，以形成多组并联连接的超级电容。

作为上述技术方案的改进，多组金属电极相互平行并呈阶梯式分布。

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距大于或等于4.5mm。

作为上述技术方案的改进，相邻两组金属电极中的一块正极金属片的左侧端部与另一块正极金属片的右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距为9-11mm。

作为上述技术方案的改进，所述负极金属片相对于所述正极金属片在水平方向上向右平移0.8-1.2cm；所述正极导线设于所述正极金属片的左侧，所述负极导线设于所述负极金属片的右侧。

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，所述正极导线连接充电设备或用电设备的正极，所述负极导线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；多组金属电极并联连接，总电容等于所述超级电容的电容之和，适用于对耐压值要求不高的情况，可大幅度提高储电建筑的储电能力，能够有效实现大规模储电。

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大规模储电建筑结构，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，所述导线3包括正极导线31和负极导线32；所述正极金属片21和负极金属片22均设置在所述墙体1上，所述正极导线分别连接每组金属电极2中的正极金属片21，所述负极导线32分别连接每组金属电极2中的负极金属片22，以形成多组并联连接的超级电容。

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并联连接，总电容等于所述超级电容的电容之和，适用于对耐压值要求不高的情况，可大幅度提高储电建筑的储电能力，能够有效实现大规模储电。

结合图1-图2所示，多组金属电极2相互平行并呈阶梯式分布。

需要说明的是，多组所述金属电极2呈阶梯式分布，扩大了相邻电极之间介电层的厚度，避免相邻两组所述金属电极2之间离子移动的影响，同时使得所述金属电极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大规模储电建筑结构整体失效的施工事故。

进一步地，相邻两组金属电极2中的一块正极金属片21的左侧端部与另一块正极金属片21的右侧端部位于同一竖直平面上，以充分利用所述墙体1内的自由电子。

结合图1-图4所示，相邻两组金属电极2之间的竖直间距大于或等于4.5mm，优选大于或等于5mm，以进一步扩大相邻两组所述金属电极2之间的介电层的厚度，避免相邻两组所述金属电极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47.5-52.5mm，优选为50mm，所述长方形片体的短边的长度为42.5-47.5mm,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之间的竖直间距为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大规模储电建筑结构的储能性能达到最优，以节省资源。

结合图1-图2所示，每组金属电极中的负极金属片22设于正极金属片21的下方，所述负极金属片22相对于所述正极金属片21在水平方向上向右平移0.8-1.2cm，优选为1cm，以使所述正极金属片21和负极金属片22清楚分明，同时使得所述正极导线31和负极导线32排布清楚分明；所述正极导线31设于所述正极金属片21的左侧，所述负极导线32设于所述负极金属片22的右侧，以进一步使所述正极导线31和负极导线32排布清楚分明，从而避免所述负极导线32与所述正极金属片21的接触和所述正极导线31与所述负极金属片22的接触，尽可能避免短路造成所述大规模储电建筑结构整体失效的事故。

结合图1-图4所示，所述正极金属片21和负极金属片22均为铜片或铜合金片，具备优异的抗腐蚀性能，从而保证所述大规模储电建筑结构的寿命，其中，铜合金电极优选为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，从而保证所述大规模储电建筑结构的储电能力。

进一步地，所述导线3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轻易熔断导致所述大规模储电建筑结构整体失效。

结合图1-图4所示，所述正极导线31连接充电设备或用电设备的正极，所述负极导线32连接所述充电设备或所述用电设备的负极。

需要说明的是，所述大规模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并联连接的金属电极，从而实现建筑储电的功能，储电能力强，可实现大规模储电，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 (10)

1.一种大规模储电建筑结构，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，所述导线包括正极导线和负极导线；

所述正极金属片和负极金属片均设置在所述墙体上，所述正极导线分别连接每组金属电极中的正极金属片，所述负极导线分别连接每组金属电极中的负极金属片，以形成多组并联连接的超级电容。

2.根据权利要求1所述的大规模储电建筑结构，其特征在于，多组金属电极相互平行并呈阶梯式分布。

3.根据权利要求2所述的大规模储电建筑结构，其特征在于，相邻两组金属电极之间的竖直间距大于或等于4.5mm。

4.根据权利要求2所述的大规模储电建筑结构，其特征在于，相邻两组金属电极中的一块正极金属片的左侧端部与另一块正极金属片的右侧端部位于同一竖直平面上。

5.根据权利要求1所述的大规模储电建筑结构，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所述的大规模储电建筑结构，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距为9-11mm。

7.根据权利要求2所述的大规模储电建筑结构，其特征在于，每组金属电极中的负极金属片设于正极金属片的下方，所述负极金属片相对于所述正极金属片在水平方向上向右平移0.8-1.2cm；

所述正极导线设于所述正极金属片的左侧，所述负极导线设于所述负极金属片的右侧。

8.根据权利要求1所述的大规模储电建筑结构，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。

9.根据权利要求1所述的大规模储电建筑结构，其特征在于，所述导线的横截面积大于或等于5.5mm²。

10.根据权利要求1所述的大规模储电建筑结构，其特征在于，所述正极导线连接充电设备或用电设备的正极，所述负极导线连接所述充电设备或所述用电设备的负极。

Images