[發明專利]一種風光互補式石墨烯集熱裝置及其制備方法

有效

• 申請號: 201910140891.3
• 申請日: 2019-02-16
• 公開（公告）號: CN111578541B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 雷達;吳色音白拉;孟根其其格
• 申請（專利權）人: 雷達
• 主分類號: F24S70/20
• 分類號: F24S70/20;F24S10/40;F24S10/70;F24S20/40;H05B3/03;H05B3/14;H05B3/34;C01B32/182
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本發明公開了一種風光互補式石墨烯集熱裝置及其制備方法，所述風光互補式石墨烯集熱裝置具備：真空集熱管、太陽能電池背板、風力發電機、蓄電池、逆變器、溫度傳感器、控制電路、保溫水箱、支架，其中所述真空集熱管包括以下制備步驟：首先在水或溶劑中配制一定濃度的石墨烯涂料，然后，在所述內玻璃管外表面上布置電極，采用上述石墨烯涂料，在所述內玻璃管外表面和布好的電極外表面上形成一層石墨烯加熱膜，最后，進行抽真空封裝。本發明提供的風光互補式石墨烯集熱裝置，不僅能夠利用太陽能熱吸收來加熱，而且還能利用風能和光伏發電來加熱，因此光能熱轉換效率更高，節能環保，具有非常大的市場和應用前景。

技術領域

本發明涉及石墨烯儲能技術領域，特別是涉及一種風光互補式石墨烯集熱裝置及其制備方法。

背景技術

在熱水洗浴、冬季采暖和熱烘干等多種領域都需要大量的加熱能量，而不斷地開發利用綠色環保的新能源是人類社會經濟可持續發展的要求。風能和太陽能是自然界賦予人類的取之不斷、用之不完的綠色再生能源的一種。目前，對于太陽能的開發利用主要包括光熱利用、光電利用和光化學利用等三種。為了最大限度地利用太陽能，人們研制了各種太陽能電池和槽式太陽能集熱裝置，如平板槽式太陽能集熱裝置和真空管槽式太陽能集熱裝置等。但這些裝置，都是功能單一，在使用過程中還存在著光的能流密度低、光能轉換效率不高、具有間歇性和不穩定性等問題。尤其對于太陽能熱水器的集熱裝置來講，在使用過程中會受到晝夜，季節等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等天氣因還素的影響，而且當用戶用水量大或熱量需求較高時，傳統集熱裝置可能遠不能滿足用戶的需求。如果在這種情況下用電加熱或用煤、油以及氣等化石燃料的燃燒來加熱或采暖供熱，不僅成本高，能源浪費還多，而且還可能導致環境污染等問題。另外，在寒冷的冬天，由于溫度過低而導致集熱管凍壞的現象也較多，這就等于縮短了集熱管的使用壽命。

風能是一種清潔、可再生能源之一，我國風力資源相當豐富，人們對于風能的利用主要集中在利用風能進行發電。風力發電系統是利用風能將機械能轉化為電能的裝置，風力發電機組按形式分可以分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機。風能作為一種無污染的可再生新能源，有著巨大的發展潛力，特別是對于地廣人稀的草原地區以及沿海地區，有著重要意義。而在陰天或者冬天的時候，一般風較大，如果可以把風能轉化為電能或熱能，用來輔助太陽能集熱裝置加熱或供熱，不僅提高再生能源的利用率，而且還節能環保、能夠避免集熱管的凍壞。譬如，當太陽光充足或用戶熱量需求較小時，將風力發電機和太陽能光伏電池發的電能儲存在蓄電池中，而當天氣不好或用戶熱量需求較大的時候利用風力發電機和太陽能光伏電池發的電來直接對集熱管進行電加熱或者利用提前在蓄電池里儲存的電來進行加熱，這樣就不僅能滿足用戶多項需要，避免集熱管的凍壞，而且還能達到節能環保的效果。而，如何才能把傳統的太陽能集熱裝置兼備風、光雙加熱功能是解決上述問題的關鍵。

石墨烯具有非常高的導電性能和導熱性能，其電阻率為2×10^-6Ω.cm，電子遷移率可達2×10⁵cm²/V.S，在室溫下水平熱導率約為5×10³W/m.K，而且還具備高的熱穩定性、化學穩定性以及優異的抗滲透性和抗磨性能。另外，一定厚度的石墨烯膜具有非常高的光吸收功能，對于各種波段的電磁波吸收率接近100％，可認為吸收所有波段的陽光。因此，近年在力學、電子學、光學、熱學以及新能源等各領域中都擁有了廣泛的應用，尤其在發熱裝置和太陽能集熱裝置中具有非常大的應用前景。

據報道，石墨烯在較低的電壓下也能快速產生熱量，而且具有加熱面積大，加熱均勻，使用輕便、不易氧化、使用壽命長等特點，因此在保健護理，采暖等低溫發熱產品中已經開始應用。而，到目前為止能夠具備同時利用光能和風能來加熱功能的風光互補式石墨烯集熱裝置的報道還極少。

發明內容

本發明目的在于，針對現有技術中所存在的問題，公開一種結構簡單、節能環保、成本低兼、使用壽命長的風光互補式石墨烯集熱裝置及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：