[發明專利]混凝土墻體溫差發電裝置及其石墨烯-混凝土墻體的制法

在審

• 申請號: 202111298707.1
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN113904590A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 樊宇澄;馮闖;穆升常;仝志林
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;H02J7/32;C04B28/04;B28B23/00;B28B13/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 劉紅陽

本發明公開了一種混凝土墻體溫差發電裝置及其石墨烯?混凝土墻體的制法，所述混凝土墻體溫差發電裝置包括石墨烯?混凝土墻體，置于石墨烯?混凝土墻體上方的集熱系統，與石墨烯?混凝土墻體一側依次連接的整流器、控制器和電容器；所述集熱系統包括藍膜鍍板和設在藍膜鍍板與石墨烯?混凝土墻體間的紫銅流道。本發明的混凝土本身具有n型導電性，表現出輕微的電子運動，隨著石墨烯p型導電材料的加入，石墨烯?混凝土中存在空穴運動，因此在復合材料中形成電子空穴分布，不但保有了混凝土的機械性能，更增強了其熱電性能。本發明用熱電材料制造的溫差發電器具有無機械運動、無噪聲、無磨損、可靠性高、免維護、無污染、尺寸形狀可根據需要設計。

技術領域

本發明涉及一種溫差發電裝置和混凝土墻體的制法，尤其涉及一種混凝土墻體溫差發電裝置及其石墨烯-混凝土墻體的制法。

背景技術

城市化進程的快速發展對城市溫度產生了嚴重影響，城市熱島效應日漸明顯，溫度的上升會帶來更多能源的消耗，研究表明南京市八月份日平均氣溫每上升0.1℃，該月平均日最高電力負荷會增長4.1萬kW。

夏季日光直射條件下，城市路面及屋頂能達到65℃以上，室內外溫差能達到40℃以上。該發明利用集熱系統在建筑物墻體及屋頂收集城市中的熱能及太陽能，通過添加石墨烯的水泥基制成混凝土復合材料具備的熱電特性進行溫差發電并利用全橋電路將所產生電流轉換成直流電儲存在電容器中隨時取用。

專利CN 201310330213.6公開了一種夾層式水泥基熱電材料：采用兩塊碳纖維水泥板及作為中間夾層的基熱電材料層緊貼在一起成型，拆模并養護得到夾層式水泥基熱電材料。該材料采用混凝土與熱電材料拼接而成，會導致熱電材料熱端受熱不充分，溫差較小而降低能量轉換效率，且夾層式拼接材料的粘結性隨環境、時間的影響會降低，后期維護成本較高。

專利CN 202010021335.7)公開了一種建筑墻體溫差發電系統：將熱電材料置于建筑墻體內，墻體兩側嵌入導體，當墻體內外存在溫差時，熱量經過熱電材料層，部分熱量會被收集并轉換為可用的電能。該系統雖然利用了熱電材料溫差發電，但主要存在以下幾個問題：(1)將熱電材料置于墻體內部，破壞了墻體中混凝土的整體性，降低了結構的承載能力，存在安全隱患；(2)墻體中需要留有空間存放熱電材料，無法在高層、橋梁、路面等多場合中應用；(3)施工工藝復雜，熱電材料成本較高，而能量轉換效率較低，大規模應用前景不佳。

綜上所述，現有技術仍存在冷熱端溫度差值不明顯、無法充分利用混凝土的承載力、建造及后期維護成本過高等問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種冷熱端溫度差值明顯，承載能力強、成本低的混凝土墻體溫差發電裝置；本發明的另一目的是提供一種石墨烯-混凝土墻體的制備方法。

技術方案：本發明的混凝土墻體溫差發電裝置，包括石墨烯-混凝土墻體，置于石墨烯-混凝土墻體上方的集熱系統，與石墨烯-混凝土墻體一側依次連接的整流器、控制器和電容器；所述集熱系統包括藍膜鍍板和設在藍膜鍍板與石墨烯-混凝土墻體間的紫銅流道。

進一步地，紫銅流道內填充有保溫液體和包裹在集熱系統四周的隔熱層。

進一步地，還包括外框架，所述外框架包括安裝在集熱系統四周的鋁合金邊框和安裝在鋁合金邊框內的蓋板玻璃，所述蓋板玻璃覆蓋在集熱系統上表面。

進一步地，石墨烯-混凝土墻體與整流器通過部分嵌入在石墨烯-混凝土墻體上的連接器耳連接，所述連接器耳包括第一銅網電極和第二銅網電極。

進一步地，所述藍膜鍍板包括集熱板芯，鍍在集熱板芯外層的藍膜涂層，所述集熱板芯為黑鉻整板，所述藍膜涂層為藍鈦涂層；隔熱層為32K玻璃棉；整流器為四個二極管按一定的排布集成制成；電容器為自愈式低壓并聯電容器。