[发明专利]一种风光互补式石墨烯集热装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种风光互补式石墨烯集热装置及其制备方法，所述风光互补式石墨烯集热装置具备：真空集热管、太阳能电池背板、风力发电机、蓄电池、逆变器、温度传感器、控制电路、保温水箱、支架，其中所述真空集热管包括以下制备步骤：首先在水或溶剂中配制一定浓度的石墨烯涂料，然后，在所述内玻璃管外表面上布置电极，采用上述石墨烯涂料，在所述内玻璃管外表面和布好的电极外表面上形成一层石墨烯加热膜，最后，进行抽真空封装。本发明提供的风光互补式石墨烯集热装置，不仅能够利用太阳能热吸收来加热，而且还能利用风能和光伏发电来加热，因此光能热转换效率更高，节能环保，具有非常大的市场和应用前景。

技术领域

本发明涉及石墨烯储能技术领域，特别是涉及一种风光互补式石墨烯集热装置及其制备方法。

背景技术

在热水洗浴、冬季采暖和热烘干等多种领域都需要大量的加热能量，而不断地开发利用绿色环保的新能源是人类社会经济可持续发展的要求。风能和太阳能是自然界赋予人类的取之不断、用之不完的绿色再生能源的一种。目前，对于太阳能的开发利用主要包括光热利用、光电利用和光化学利用等三种。为了最大限度地利用太阳能，人们研制了各种太阳能电池和槽式太阳能集热装置，如平板槽式太阳能集热装置和真空管槽式太阳能集热装置等。但这些装置，都是功能单一，在使用过程中还存在着光的能流密度低、光能转换效率不高、具有间歇性和不稳定性等问题。尤其对于太阳能热水器的集热装置来讲，在使用过程中会受到昼夜，季节等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等天气因还素的影响，而且当用户用水量大或热量需求较高时，传统集热装置可能远不能满足用户的需求。如果在这种情况下用电加热或用煤、油以及气等化石燃料的燃烧来加热或采暖供热，不仅成本高，能源浪费还多，而且还可能导致环境污染等问题。另外，在寒冷的冬天，由于温度过低而导致集热管冻坏的现象也较多，这就等于缩短了集热管的使用寿命。

风能是一种清洁、可再生能源之一，我国风力资源相当丰富，人们对于风能的利用主要集中在利用风能进行发电。风力发电系统是利用风能将机械能转化为电能的装置，风力发电机组按形式分可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。风能作为一种无污染的可再生新能源，有着巨大的发展潜力，特别是对于地广人稀的草原地区以及沿海地区，有着重要意义。而在阴天或者冬天的时候，一般风较大，如果可以把风能转化为电能或热能，用来辅助太阳能集热装置加热或供热，不仅提高再生能源的利用率，而且还节能环保、能够避免集热管的冻坏。譬如，当太阳光充足或用户热量需求较小时，将风力发电机和太阳能光伏电池发的电能储存在蓄电池中，而当天气不好或用户热量需求较大的时候利用风力发电机和太阳能光伏电池发的电来直接对集热管进行电加热或者利用提前在蓄电池里储存的电来进行加热，这样就不仅能满足用户多项需要，避免集热管的冻坏，而且还能达到节能环保的效果。而，如何才能把传统的太阳能集热装置兼备风、光双加热功能是解决上述问题的关键。

石墨烯具有非常高的导电性能和导热性能，其电阻率为2×10^-6Ω.cm，电子迁移率可达2×10⁵cm²/V.S，在室温下水平热导率约为5×10³W/m.K，而且还具备高的热稳定性、化学稳定性以及优异的抗渗透性和抗磨性能。另外，一定厚度的石墨烯膜具有非常高的光吸收功能，对于各种波段的电磁波吸收率接近100％，可认为吸收所有波段的阳光。因此，近年在力学、电子学、光学、热学以及新能源等各领域中都拥有了广泛的应用，尤其在发热装置和太阳能集热装置中具有非常大的应用前景。

据报道，石墨烯在较低的电压下也能快速产生热量，而且具有加热面积大，加热均匀，使用轻便、不易氧化、使用寿命长等特点，因此在保健护理，采暖等低温发热产品中已经开始应用。而，到目前为止能够具备同时利用光能和风能来加热功能的风光互补式石墨烯集热装置的报道还极少。

发明内容

本发明目的在于，针对现有技术中所存在的问题，公开一种结构简单、节能环保、成本低兼、使用寿命长的风光互补式石墨烯集热装置及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：