[发明专利]熵能转移方法以及电路

说明书

公开了用于使储存并且释放熵能的熵能储存装置(EESD)放电的方法的实施例。还公开了包括所述EESD的电路的实施例。所述方法包括：提供电路，其包括被充电至第一电压电平的EESD，所述EESD包括第一电极和第二电极，介电膜位于这两个电极之间，该介电膜包括熵材料，并且所述第一电极相对于所述第二电极带正电或负电；并且在该电路的第一操作模式下在放电时间段中施加反向极化电位至该EESD的第一电极，从而从该EESD供应功率至负载。在一些实施例中，所述方法包括利用交替的放电和恢复时间段对该EESD进行脉冲式放电。

相关申请的交叉引用

本申请案主张于2015年6月6日提交的美国专利申请案第14/729,851号的优先权，该案为2014年12月17日提交的美国专利申请案第14/574,175号的部分接续案，其为2014年1月16日提交的美国专利申请案第14/156,457号的部分接续案，该案已在2015年1月27日获颁为美国专利案第8,940,850号，该案主张于2013年4月5日提交的美国临时专利申请案第61/808,733号的权益并且其为2013年3月29日提交的美国专利申请案第13/853,712号的部分接续案，该案已在2015年4月21日获颁为美国专利案第9,011,627号，并且是2012年8月30日提交的美国专利申请案第13/599,996号的部分接续案，该案已在2014年1月21日获颁为美国专利案第8,633,289号，前述申请案均通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容涉及一种使储存并且释放熵能的能量储存装置放电的方法以及包括该能量储存装置的电路的实施例。

背景技术

静电式电容是一种尚未广泛用于体电能储存的能量储存方法。作为能量储存的方法，静电式电容器具有可以累积与释放能量的卓越速度。可以用来进行这种能量储存的物理机制已被广泛记录和描述。一般来说，在介电材料中的传统静电式能量储存的充电和放电机制在数微微秒至数百微秒的时域范围内。

近来的趋势是使用电化学电容器来提高电能储存。这些电容器的增强的特性得自于两种主要机制：双层电容以及伪电容。双层型电容器使用电气双层(在下面解释)来实现非常小的电荷间隔(d)，这会提高给定电压的电场(E)，提高电容(C)，并且因此相对于常规平面电容器来提高针对该给定电压所储存的能量(U)，如在下面的等式1至3中显而易见的。

Eq.1

其中，E＝电场，V＝电位差或电压，以及d＝带电平板的间隔。

Eq.2

其中，k＝相对电容率或介电常数，C＝电容，以及ε0＝自由空间的电容率，A＝截面表面积。

Eq.3

其中，U＝所储存的能量，C＝电容，以及V＝电压。

实际上，较小的厚度(d)允许这些平板的更多表面积封装(通常是以滚动或堆叠的方式)在给定的体积内。如从等式2中显而易见的是，该面积增加同样会显着地提高电容。具有上述本性的装置通常被称为电气双层电容器(EDLC)。

在伪电容器(其为双层电容器与电池之间的混合物)中，材料的主体和表面两者均起关键作用。因此，虽然可以比常规的平面电容器储存更多的能量，但是和先进的电池一样会面临很多相同的可靠度和科学性的难题，包括因昂贵的原料以及复杂处理所造成的高成本。伪电容仿效电池技术，以发生在相关电极的表面处或非常接近于该表面处的化学反应(氧化与还原)来储存能量。这些反应的表面本性是和化学电池技术不同的特性。这些效应(即，双层和伪电容)中的任一者或两者可以用在所谓的“超电容器”中。

目前的EDLC仅可以处理击穿之前的低电压。为获取很多实际应用(例如，电动车辆)所需要的较高电压，多个低电压EDLC会以和用于高电压用途的串联连接电池大致相同的方式串联连接。