1.本发明属于热缩冷胀体领域，更具体地，涉及一种热缩冷胀体以及海洋温差发电装置。
背景技术：2.众所周知，海洋中海水的温度是随深度变化的，尤其是在低纬度地区，海水的表层温度较高，而水温随深度降低，200米深的水下，往往水温会比表层的水温低10℃以上。能够利用海水的温度差异来发电。
3.目前，利用海水温差进行发电的主要思路仍然是传统的利用液态工质蒸发，驱动涡轮机发电。其中，发电的装置基本上有两种：一种是封闭式的，封闭式循环系统之能源转换效率在3.3％～3.5％。若扣除泵的能源消耗，则净效率在2.1％～2.3％。第二种是开放式，开放式系统的能源转换效率高于封闭式系统，但是，其不太适合大容量发电。
4.总体来说，传统的依赖工质蒸发的海水温差发电装置普遍存在对温差要求大(需要至少20℃的温差)、发电效率过低、材料在海水中耐久性不足等缺点，距离大规模商业化运行有着较大的差距。因此，需要开发一种发电效率更高的海洋温差发电装置或者方法，并且需要开发出配套的热缩冷胀体材料。
5.申请号为202111023095.5中国专利申请公开了一种海洋温差发电装置以及工作方法，其公开了一种热缩冷胀体，其热缩冷胀体材质为镓铟合金，该合金的成本高昂，无法推广应用。
6.因此，需要开发一种成本低廉，材料易于取得，使用方便，具有工程推广应用价值的热缩冷胀体。
技术实现要素：7.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种热缩冷胀体以及海洋温差发电装置，通过考虑材料的不同属性将不同材料巧妙的利用起来，获得一种低成本、使用和制造均十分方便的热缩冷胀体，该热缩冷胀体能切实利用在海洋温差发电装置中。
8.为实现以上发明目的，按照本发明的一个方面，提供一种热缩冷胀体，其包括兼具柔性和弹性的可变形容器和容置在该可变形容器内的遇冷发生结晶而能从液态转为固态的相变材料，液态的该相变材料内溶解有可溶性的气体，所述相变材料的结晶温度在4℃～40℃之间，
9.相变材料在自身温度降低时发生结晶，其中的可溶性气体逸出，导致可变形容器总体积膨胀，发生结晶的相变材料在自身温度升高时熔化为液态，将逸出的气体溶解和吸收到自身内，导致可变形容器总体积收缩。
10.进一步的，所述相变材料为环丁砜、碳酸乙烯酯、癸酸、二甲亚砜、十二醇和低熔点石蜡中的一种或者多种，所述低熔点石蜡是指c18石蜡。
11.进一步的，可溶性的气体包括二氧化碳、甲烷、乙烷和丙烷中的一种或者多种，被
溶解和吸收的可溶气体的质量大于该可溶气体在对应相变材料熔点下最大溶解度的20％。
12.进一步的，可变形容器为铝塑膜、橡胶袋或者注射器针管。
13.进一步的，所述相变材料在设定温度下为凝胶，在凝胶中具有微观层面的液体。如交联的聚n-异丙基丙烯酰胺与碳酸乙烯酯形成的凝聚体系，在30℃下，其中的碳酸乙烯酯在微观层面下分子可以移动，相当于是微观层面的液体，这种凝聚体系也可以溶解二氧化碳气体，而10℃下，碳酸乙烯酯的分子结晶，其中溶解的二氧化碳分子析出，体积膨胀。说明：凝胶在微观层面，由三维高分子骨架和骨架间的液体分子构成，在遇冷的时候，凝胶也可以发生相变，其中的液体分子结晶，溶解的气体分子析出。使用凝胶化的液体具有以下好处：其宏观状态为固体，可以保持较大的比表面积，而不会像液体在表面张力的作用下变为比表面积最小的形状，这有利于较高温度下，气体的快速吸收。
14.进一步的，可变形容器中还容置有多孔材料，相变材料充盈在多孔材料的孔隙中。多孔材料如玻璃纤维，所述的相变材料浸润在该多孔材料的孔隙中。说明：在遇冷的时候，相变材料分子结晶，溶解的气体分子析出。使用多孔材料会带来如下好处：多孔材料的结构能够使液体浸润在其孔隙中，从而增加气液界面的面积，这有利于较高温度下，气体的快速吸收。
15.按照本发明的第二个方面，还提供一种海洋温差发电装置，包括如上所述的热缩冷胀体、绳索和发电机，热缩冷胀体与绳索相连，绳索与发电机相连，
16.工作过程中，热缩冷胀体在较热的接近海面的上层海水中，相变材料呈液态，可溶性气体溶解其中，热缩冷胀体整体呈收缩状态，体积较小，浮力较小，重力与浮力的差值保持不变，并且差值较大，在较冷的深层海水中，相变材料发生结晶体，可溶性气体逸出，可溶性气体受深海海水压缩，整个热缩冷胀体体积变化微小，随着热缩冷胀体逐渐上浮，海水压强变小，被压缩的可溶性气体体积逐渐膨胀，浮力变大，重力与浮力的差值逐渐变小，
17.在上述的上浮和下沉过程中，重力与浮力的合力做的总功为正值，通过热缩冷胀体在海水中上浮或者下沉带动绳索移动，通过绳索拉动发动机，实现发电。
18.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
19.许多气体在液体中具有较大的溶解度，而液体一旦凝固为晶体，因为晶体中的分子排列非常有序，其中的气体溶解度会骤然降低。利用该效应，可以获得热缩冷胀的效果。相比于已知的其他方案，本发明具有体系简单、热缩冷胀程度大、热缩冷胀的温度区间可调等优点，非常适用于海洋温差发电。
附图说明
20.图1是本发明实施例提供的海洋温差发电装置的主体结构示意图；
21.图2是图1装置中伸绳索拉力与深度之间的关系图。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.本发明提供一种热缩冷胀体，其包括兼具柔性和弹性的可变形容器以及设置在容器中的相变材料，其遇冷发生结晶而能从液态转为固态，液态的该相变材料内溶解有可溶性的气体，所述相变材料的结晶温度在4℃～40℃之间。使用时，相变材料在自身温度降低时发生结晶，其中的可溶性气体逸出，导致可变形容器总体积膨胀，发生结晶的相变材料在自身温度升高时熔化为液态，将逸出的气体溶解和吸收到自身内，导致可变形容器总体积收缩。相变材料为环丁砜、碳酸乙烯酯、癸酸、二甲亚砜、十二醇和低熔点石蜡中的一种或者多种，所述低熔点石蜡是指c18石蜡。可溶性的气体包括二氧化碳、甲烷、乙烷和丙烷中的一种或者多种，被溶解和吸收的可溶气体的质量大于该可溶气体在对应相变材料熔点下最大溶解度的20％。可变形容器为铝塑膜、橡胶袋或者注射器针管。
24.下面结合具体的实施例进一步详细的说明不同组合下的相变材料和可变形容器。这些实施例是在实验室条件下制备的，在工程实际应用中，可以等比例的扩大用量和体积。
25.实施例1环丁砜+二氧化碳体系
26.将20毫升环丁砜(熔点：28.5℃)加热至29℃，使其处于液态，在常压下，通入50毫升二氧化碳气体，获得相变材料。用注射器针管吸取1毫升相变材料，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，环丁砜结晶，其中溶解的二氧化碳析出，将注射器针管的活塞顶开，二氧化碳与环丁砜的总体积增加至3.5毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到环丁砜熔化为液体，将析出的二氧化碳溶解，体积恢复至1.2毫升。
27.实施例2环丁砜+甲烷体系
28.将环丁砜(熔点：28.5℃)加热至29℃，使其处于液态，通入甲烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，环丁砜结晶，其中溶解的甲烷析出，将注射器针管的活塞顶开，甲烷与环丁砜的总体积增加至2.5毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到环丁砜熔化为液体，将析出的甲烷溶解，体积恢复至1.1毫升。
29.实施例3环丁砜+乙烷体系
30.将环丁砜(熔点：28.5℃)加热至29℃，使其处于液态，通入乙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，环丁砜结晶，其中溶解的乙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，乙烷与环丁砜的总体积增加至2.2毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到环丁砜熔化为液体，将析出的乙烷溶解，体积恢复至1毫升。
31.实施例4环丁砜+丙烷体系
32.将环丁砜(熔点：28.5℃)加热至29℃，使其处于液态，通入丙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态的相变材料，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，环丁砜结晶，其中溶解的丙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，丙烷与环丁砜的总体积增加至2.8毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到环丁砜熔化为液体，将析出的丙烷溶解，体积恢复至1.5毫升。
33.实施例5碳酸乙烯酯+二氧化碳体系
34.将碳酸乙烯酯(熔点：35℃)加热至36℃，使其处于液态，通入二氧化碳气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至22℃，放置10小时后，可以观察到，碳酸乙烯酯结晶，其中溶解的二氧化碳析出，将注射器针管的活塞顶开，二氧
化碳与碳酸乙烯酯的总体积增加至2.4毫升。之后恢复至36℃，保持10小时，可以观察到碳酸乙烯酯熔化为液体，将析出的二氧化碳溶解，体积恢复至1.2毫升。
35.实施例6碳酸乙烯酯+甲烷体系
36.将碳酸乙烯酯(熔点：35℃)加热至36℃，使其处于液态，通入甲烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至22℃，放置10小时后，可以观察到，碳酸乙烯酯结晶，其中溶解的甲烷析出，将注射器针管的活塞顶开，甲烷与碳酸乙烯酯的总体积增加至2毫升。之后恢复至36℃，保持10小时，可以观察到碳酸乙烯酯熔化为液体，将析出的甲烷溶解，体积恢复至1.2毫升。
37.实施例7碳酸乙烯酯+乙烷体系
38.将碳酸乙烯酯(熔点：35℃)加热至36℃，使其处于液态，通入乙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至22℃，放置10小时后，可以观察到，碳酸乙烯酯结晶，其中溶解的乙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，乙烷与碳酸乙烯酯的总体积增加至2.2毫升。之后恢复至36℃，保持10小时，可以观察到碳酸乙烯酯熔化为液体，将析出的乙烷溶解，体积恢复至1.3毫升。
39.实施例8碳酸乙烯酯+丙烷体系
40.将碳酸乙烯酯(熔点：35℃)加热至36℃，使其处于液态，通入丙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至22℃，放置10小时后，可以观察到，碳酸乙烯酯结晶，其中溶解的丙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，丙烷与碳酸乙烯酯的总体积增加至2.2毫升。之后恢复至36℃，保持10小时，可以观察到碳酸乙烯酯熔化为液体，将析出的丙烷溶解，体积恢复至1.3毫升。
41.实施例9癸酸+二氧化碳体系
42.癸酸(熔点：31.5℃)加热至33℃，使其处于液态，通入二氧化碳气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至18℃，放置10小时后，可以观察到，癸酸结晶，其中溶解的二氧化碳析出，将注射器针管的活塞顶开，二氧化碳与癸酸的总体积增加至2毫升。之后恢复至33℃，保持10小时，可以观察到癸酸熔化为液体，将析出的二氧化碳溶解，体积恢复至1.5毫升。
43.实施例10癸酸+甲烷体系
44.癸酸(熔点：31.5℃)加热至33℃，使其处于液态，通入甲烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至18℃，放置10小时后，可以观察到，癸酸结晶，其中溶解的甲烷析出，将注射器针管的活塞顶开，甲烷与癸酸的总体积增加至2.5毫升。之后恢复至33℃，保持10小时，可以观察到癸酸熔化为液体，将析出的甲烷溶解，体积恢复至1.4毫升。
45.实施例11癸酸+乙烷体系
46.癸酸(熔点：31.5℃)加热至33℃，使其处于液态，通入丙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至18℃，放置10小时后，可以观察到，癸酸结晶，其中溶解的丁烷析出，将注射器针管的活塞顶开，丁烷与癸酸的总体积增加至1.8毫升。之后恢复至33℃，保持10小时，可以观察到癸酸熔化为液体，将析出的丁烷溶解，体积恢复至1.6毫升。
47.实施例12癸酸+丙烷体系
48.癸酸(熔点：31.5℃)加热至33℃，使其处于液态，通入丙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至18℃，放置10小时后，可以观察到，癸酸结晶，其中溶解的丙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，丙烷与癸酸的总体积增加至1.7毫升。之后恢复至33℃，保持10小时，可以观察到癸酸熔化为液体，将析出的丙烷溶解，体积恢复至1.2毫升。
49.实施例13二甲亚砜+二氧化碳体系
50.将二甲亚砜(熔点：18.5℃)加热至19℃，使其处于液态，通入二氧化碳气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至5℃，放置10小时后，可以观察到，二甲亚砜结晶，其中溶解的二氧化碳析出，将注射器针管的活塞顶开，二氧化碳与二甲亚砜的总体积增加至2.5毫升。之后恢复至19℃，保持10小时，可以观察到二甲亚砜熔化为液体，将析出的二氧化碳溶解，体积恢复至1.5毫升。
51.实施例14二甲亚砜+甲烷体系
52.将二甲亚砜(熔点：18.5℃)加热至19℃，使其处于液态，通入甲烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至5℃，放置10小时后，可以观察到，二甲亚砜结晶，其中溶解的甲烷析出，将注射器针管的活塞顶开，二甲亚砜与环丁砜的总体积增加至1.8毫升。之后恢复至19℃，保持10小时，可以观察到二甲亚砜熔化为液体，将析出的甲烷溶解，体积恢复至1.0毫升。
53.实施例15二甲亚砜+乙烷体系
54.将二甲亚砜(熔点：18.5℃)加热至19℃，使其处于液态，通入乙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至5℃，放置10小时后，可以观察到，二甲亚砜结晶，其中溶解的乙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，乙烷与二甲亚砜的总体积增加至2.2毫升。之后恢复至19℃，保持10小时，可以观察到二甲亚砜熔化为液体，将析出的乙烷溶解，体积恢复至1.3毫升。
55.实施例16二甲亚砜+丙烷体系
56.将二甲亚砜(熔点：18.5℃)加热至19℃，使其处于液态，通入丙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至5℃，放置10小时后，可以观察到，二甲亚砜结晶，其中溶解的丙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，丙烷与二甲亚砜的总体积增加至2.4毫升。之后恢复至19℃，保持10小时，可以观察到二甲亚砜熔化为液体，将析出的丙烷溶解，体积恢复至1.7毫升。
57.实施例17十二醇+二氧化碳体系
58.将十二醇(熔点：24℃)加热至25℃，使其处于液态，通入二氧化碳气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至10℃，放置10小时后，可以观察到，十二醇结晶，其中溶解的二氧化碳析出，将注射器针管的活塞顶开，二氧化碳与十二醇的总体积增加至1.5毫升。之后恢复至25℃，保持10小时，可以观察到十二醇熔化为液体，将析出的二氧化碳溶解，体积恢复至1.3毫升。
59.实施例18十二醇+甲烷体系
60.将十二醇(熔点：24℃)加热至25℃，使其处于液态，通入甲烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至10℃，放置10小时后，可以观察到，十二醇结晶，其中溶解的甲烷析出，将注射器针管的活塞顶开，与十二醇的总体积增加
至1.8毫升。之后恢复至25℃，保持10小时，可以观察到十二醇熔化为液体，将析出的甲烷溶解，体积恢复至1.5毫升。
61.实施例19十二醇+乙烷体系
62.将十二醇(熔点：24℃)加热至25℃，使其处于液态，通入乙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至10℃，放置10小时后，可以观察到，十二醇结晶，其中溶解的乙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，乙烷与十二醇的总体积增加至2毫升。之后恢复至25℃，保持10小时，可以观察到十二醇熔化为液体，将析出的乙烷溶解，体积恢复至1.5毫升。
63.实施例20十二醇+丙烷体系
64.将十二醇(熔点：24℃)加热至25℃，使其处于液态，通入丙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至10℃，放置10小时后，可以观察到，十二醇结晶，其中溶解的丙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，丙烷与十二醇的总体积增加至1.9毫升。之后恢复至25℃，保持10小时，可以观察到十二醇熔化为液体，将析出的丙烷溶解，体积恢复至1.4毫升。
65.实施例21低熔点石蜡+二氧化碳体系
66.将低熔点石蜡(熔点：28℃)加热至29℃，使其处于液态，通入二氧化碳气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，低熔点石蜡结晶，其中溶解的二氧化碳析出，将注射器针管的活塞顶开，二氧化碳与低熔点石蜡的总体积增加至1.5毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到低熔点石蜡熔化为液体，将析出的二氧化碳溶解，体积恢复至1.2毫升。
67.实施例22低熔点石蜡+甲烷体系
68.将低熔点石蜡(熔点：28℃)加热至29℃，使其处于液态，通入甲烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，低熔点石蜡结晶，其中溶解的甲烷析出，将注射器针管的活塞顶开，与低熔点石蜡的总体积增加至2毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到低熔点石蜡熔化为液体，将析出的甲烷溶解，体积恢复至1.6毫升。
69.实施例23低熔点石蜡+乙烷体系
70.将低熔点石蜡(熔点：28℃)加热至29℃，使其处于液态，通入乙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，低熔点石蜡结晶，其中溶解的乙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，乙烷与低熔点石蜡的总体积增加至1.5毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到低熔点石蜡熔化为液体，将析出的乙烷溶解，体积恢复至1.4毫升。
71.实施例24低熔点石蜡+丙烷体系
72.将低熔点石蜡(熔点：28℃)加热至29℃，使其处于液态，通入丙烷气体至饱和，用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，低熔点石蜡结晶，其中溶解的丙烷析出，将注射器针管的活塞顶开，丙烷与低熔点石蜡的总体积增加至1.7毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到低熔点石蜡熔化为液体，将析出的丙烷溶解，体积恢复至1.4毫升。
73.实施例25环丁砜+二氧化碳+聚n-异丙基丙烯酰胺体系
74.在30℃将环丁砜(熔点：28.5℃)与单体n-异丙基丙烯酰胺以摩尔比例为1:3混合；然后向单体溶液中加入交联剂n，n-亚甲基双丙烯酰胺，引发剂过硫酸铵。单体与交联剂的摩尔比为1:0.01；单体与引发剂的摩尔比为1:0.005；升温至50℃使其交联形成一个凝胶体系，将凝胶切碎至直径约为2mm的颗粒，向其中通入二氧化碳气体至饱和，获得相变材料。用注射器针管吸取1毫升凝胶，将针头用胶密封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，凝胶发生相变，其中溶解的二氧化碳析出，将注射器针管的活塞顶开，凝胶的总体积增加至3.5毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到凝胶又将析出的二氧化碳溶解，体积恢复至1.1毫升。
75.实施例26环丁砜+二氧化碳+玻璃纤维体系
76.将20毫升环丁砜(熔点：28.5℃)加热至29℃，使其处于液态，通入50毫升二氧化碳气体。用注射器针管吸取1毫升液态相变材料，注入铝塑膜袋中，铝塑膜袋中有1cm2geade gf/d玻璃纤维，最后将铝塑膜袋进行热封，冷却至15℃，放置10小时后，可以观察到，环丁砜结晶，其中溶解的二氧化碳析出，二氧化碳与环丁砜的总体积增加至3.5毫升。之后恢复至29℃，保持10小时，可以观察到环丁砜熔化为液体，将析出的二氧化碳溶解，体积恢复至1毫升。
77.以上实施例中，可溶性气体质量大于该可溶气体在对应相变材料熔点下最大溶解度的20％。如果溶解的可溶性气体体积较小，冷却后热缩冷胀体的体积较小，会降低发电效率，如果溶解的可溶性气体体积较大，会对热缩冷胀体的包装有一定损伤。实际工程实践中，需要适当多溶解一些可溶性气体。
78.实施例27环丁砜+二氧化碳海洋温差发电体系
79.图1是本发明实施例中海洋温差发电装置中电动/发电机设置在海面时的结构示意图，如图1所示，电动/发电机置于海面之上，具体可以设置在船上或者漂浮式平台上，绳索依次绕过定滑轮a、动滑轮b、定滑轮c和定滑轮d后与热缩冷胀体及重物相连(重物为钛金属球，用于起到让绳索处于崩紧状态)，定滑轮d与冷缩热胀体中设有一弹簧，对海水的流动以及重物的上下浮动起一定的缓冲作用。动滑轮b下方挂有弹簧测力器，弹簧测力器的另一端固定。本实施例中的热缩冷胀体所包括的一种受冷可以结晶的液体为环丁砜，将环丁砜(熔点：28.5℃)加热至29℃，使其处于液态，通入400毫升二氧化碳气体。其可变形外包装为铝塑膜，在铝塑膜的左边通过铝塑膜成型机冲出一个长宽各为10cm，深2cm的坑，对折封住铝塑膜的两边，用注射器吸取200毫升液体从第三边注入铝塑膜袋中，最后将其封口。重物为半径9.7cm，重1.33kg的钛金属球。绳索选用直径为0.2mm的八股pe鱼线。
80.在东经110
°
，北纬20
°
的海口附近洋面进行测试，海面温度29℃，海下300m深处温度为13℃，热缩冷胀体及重物悬于海面，弹簧测力器处所测到的绳索拉力约为10.2n。下沉过程中，控制热缩冷胀体以1.2m/s匀速下降并带动发电机发电，供给发电机3060j的能量。在250s后，铝塑袋下沉至300m处。将定滑轮卡死，静置10小时，环丁砜中的二氧化碳完全析出，环丁砜中二氧化碳全部析出时，其常温下的体积应该为400ml，但是实际工程中，整个热缩冷胀体在深300米的寒冷海水中，气体会受到压缩，该深度下压强约为3.1mpa，其释放出的二氧化碳气体会被压缩至12ml，而且，环丁砜由于受冷，本身体积也会收缩，如此抵消，实际上热缩冷胀体的体积变化可以忽略不计，此时弹簧测力器处所测到的绳子拉力约为10.19n。松开定滑轮，使用电动机带动定滑轮转动，以0.2m/s的速度将热缩冷胀体拉至海面
处，消耗2956j能量。在上升过程中，随着压强不断的降低，被压缩的二氧化碳气体逐渐膨胀，整个热缩冷胀体的体积随着上升慢慢变大，其自身浮力和重力的差值变小，反应出来，绳索的拉力也在逐渐降低，其绳索拉力与深度之间的关系如图2所示，由图可知，整个过程中所产生的能量为图中阴影面积，约104j。
81.对于图2，更详细的分析为，热缩冷胀体在海水中上浮或者下沉过程所需要的时间远小于其完成相变需要的时间，因此，在热缩冷胀体下沉和上升的过程中，其体积的变化可以忽略不计。具体的，上升和下沉的时间相对都比较短，这个短的时间段内，可以认为不发生结晶或者熔化。在下沉过程中，本来气体就溶解在凝胶中了，由于海水压缩给凝胶带来的体积变化忽略不计。热缩冷胀体体重力不变，体积不变，浮力差值不变，所以拉力不变。上升过程则不同，经过长时间的深海低温浸泡，溶解在凝胶中的气体已经析出了，但是在深海中，气体被压缩，而且凝胶本身由于低温也会发生热胀冷缩，体积会略微减小，如此抵消，实际上整个热胀冷缩体的体积变化也忽略不计，所以，在海深度越深，实际体积变化越小，重力与浮力差值变化越小，该差值和下沉过程的差值越接近。但是，随着慢慢往海面上浮，海水压强越小，气体受到压缩力也越小，慢慢体积增大，浮力增大，重力和浮力的差值也越大，拉力就越小了。
82.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种热缩冷胀体，其特征在于，其包括兼具柔性和弹性的可变形容器和容置在该可变形容器内的遇冷发生结晶而能从液态转为固态的相变材料，液态的该相变材料内溶解有可溶性的气体，所述相变材料的结晶温度在4℃～40℃之间，相变材料在自身温度降低时发生结晶，其中的可溶性气体逸出，导致可变形容器总体积膨胀，发生结晶的相变材料在自身温度升高时熔化为液态，将逸出的气体溶解和吸收到自身内，导致可变形容器总体积收缩。2.如权利要求1所述的一种热缩冷胀体，其特征在于，所述相变材料为环丁砜、碳酸乙烯酯、癸酸、二甲亚砜、十二醇和低熔点石蜡中的一种或者多种，所述低熔点石蜡是指c18石蜡。3.如权利要求1所述的一种热缩冷胀体，其特征在于，可溶性的气体包括二氧化碳、甲烷、乙烷和丙烷中的一种或者多种，被溶解和吸收的可溶气体的质量大于该可溶气体在对应相变材料熔点下最大溶解度的20％。4.如权利要求1-3任一所述的一种热缩冷胀体，其特征在于，可变形容器为铝塑膜、橡胶袋或者注射器针管。5.如权利要求4所述的一种热缩冷胀体，其特征在于，所述相变材料在设定温度下为凝胶，在凝胶中具有微观层面的液体。6.如权利要求5所述的一种热缩冷胀体，其特征在于，可变形容器中还容置有多孔材料，相变材料充盈在多孔材料的孔隙中。7.一种海洋温差发电装置，其特征在于，包括如权利要求1-6之一所述的热缩冷胀体、绳索和发电机，热缩冷胀体与绳索相连，绳索与发电机相连，工作过程中，热缩冷胀体在较热的接近海面的上层海水中，相变材料呈液态，可溶性气体溶解其中，热缩冷胀体整体呈收缩状态，体积较小，浮力较小，重力与浮力的差值保持不变，并且差值较大，在较冷的深层海水中，相变材料发生结晶体，可溶性气体逸出，可溶性气体受深海海水压缩，整个热缩冷胀体体积变化微小，随着热缩冷胀体逐渐上浮，海水压强变小，被压缩的可溶性气体体积逐渐膨胀，浮力变大，重力与浮力的差值逐渐变小，在上述的上浮和下沉过程中，重力与浮力的合力做的总功为正值，通过热缩冷胀体在海水中上浮或者下沉带动绳索移动，通过绳索拉动发动机，实现发电。8.如权利要求7所述的海洋温差发电装置，其特征在于，其还包括定滑轮和重物，发电机设置在船上或者漂浮式平台上，多个定滑轮被固定在海面以上，绳索一端连接发电机，绳索饶过多个定滑轮后另一端连接热缩冷胀体，并在该端的终端处相连有重物，重物用于让绳索一直处于紧绷状态。
技术总结本发明提供了一种热缩冷胀体以及海洋温差发电装置，属于海洋温差发电领域，其包括兼具柔性和弹性的可变形容器和容置在该可变形容器内的遇冷发生结晶而能从液态转为固态的相变材料，液态的该相变材料内溶解有可溶性的气体，所述相变材料的结晶温度在4℃～40℃之间，相变材料在自身温度降低时发生结晶，其中的可溶性气体逸出，导致可变形容器总体积膨胀，发生结晶的相变材料在自身温度升高时熔化为液态，将逸出的气体溶解和吸收到自身内，导致可变形容器总体积收缩。本发明还提供了对应的海洋温差发电装置。本发明的热胀冷缩体成本低廉，材料易得，制备和使用均非常方便，能实际工程应用。工程应用。工程应用。
技术研发人员：沈越 刘雪婷
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2022.07.16
技术公布日：2022/11/1
