[发明专利]混凝土墙体温差发电装置及其石墨烯-混凝土墙体的制法

说明书

本发明公开了一种混凝土墙体温差发电装置及其石墨烯‑混凝土墙体的制法，所述混凝土墙体温差发电装置包括石墨烯‑混凝土墙体，置于石墨烯‑混凝土墙体上方的集热系统，与石墨烯‑混凝土墙体一侧依次连接的整流器、控制器和电容器；所述集热系统包括蓝膜镀板和设在蓝膜镀板与石墨烯‑混凝土墙体间的紫铜流道。本发明的混凝土本身具有n型导电性，表现出轻微的电子运动，随着石墨烯p型导电材料的加入，石墨烯‑混凝土中存在空穴运动，因此在复合材料中形成电子空穴分布，不但保有了混凝土的机械性能，更增强了其热电性能。本发明用热电材料制造的温差发电器具有无机械运动、无噪声、无磨损、可靠性高、免维护、无污染、尺寸形状可根据需要设计。

技术领域

本发明涉及一种温差发电装置和混凝土墙体的制法，尤其涉及一种混凝土墙体温差发电装置及其石墨烯-混凝土墙体的制法。

背景技术

城市化进程的快速发展对城市温度产生了严重影响，城市热岛效应日渐明显，温度的上升会带来更多能源的消耗，研究表明南京市八月份日平均气温每上升0.1℃，该月平均日最高电力负荷会增长4.1万kW。

夏季日光直射条件下，城市路面及屋顶能达到65℃以上，室内外温差能达到40℃以上。该发明利用集热系统在建筑物墙体及屋顶收集城市中的热能及太阳能，通过添加石墨烯的水泥基制成混凝土复合材料具备的热电特性进行温差发电并利用全桥电路将所产生电流转换成直流电储存在电容器中随时取用。

专利CN 201310330213.6公开了一种夹层式水泥基热电材料：采用两块碳纤维水泥板及作为中间夹层的基热电材料层紧贴在一起成型，拆模并养护得到夹层式水泥基热电材料。该材料采用混凝土与热电材料拼接而成，会导致热电材料热端受热不充分，温差较小而降低能量转换效率，且夹层式拼接材料的粘结性随环境、时间的影响会降低，后期维护成本较高。

专利CN 202010021335.7)公开了一种建筑墙体温差发电系统：将热电材料置于建筑墙体内，墙体两侧嵌入导体，当墙体内外存在温差时，热量经过热电材料层，部分热量会被收集并转换为可用的电能。该系统虽然利用了热电材料温差发电，但主要存在以下几个问题：(1)将热电材料置于墙体内部，破坏了墙体中混凝土的整体性，降低了结构的承载能力，存在安全隐患；(2)墙体中需要留有空间存放热电材料，无法在高层、桥梁、路面等多场合中应用；(3)施工工艺复杂，热电材料成本较高，而能量转换效率较低，大规模应用前景不佳。

综上所述，现有技术仍存在冷热端温度差值不明显、无法充分利用混凝土的承载力、建造及后期维护成本过高等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种冷热端温度差值明显，承载能力强、成本低的混凝土墙体温差发电装置；本发明的另一目的是提供一种石墨烯-混凝土墙体的制备方法。

技术方案：本发明的混凝土墙体温差发电装置，包括石墨烯-混凝土墙体，置于石墨烯-混凝土墙体上方的集热系统，与石墨烯-混凝土墙体一侧依次连接的整流器、控制器和电容器；所述集热系统包括蓝膜镀板和设在蓝膜镀板与石墨烯-混凝土墙体间的紫铜流道。

进一步地，紫铜流道内填充有保温液体和包裹在集热系统四周的隔热层。

进一步地，还包括外框架，所述外框架包括安装在集热系统四周的铝合金边框和安装在铝合金边框内的盖板玻璃，所述盖板玻璃覆盖在集热系统上表面。

进一步地，石墨烯-混凝土墙体与整流器通过部分嵌入在石墨烯-混凝土墙体上的连接器耳连接，所述连接器耳包括第一铜网电极和第二铜网电极。

进一步地，所述蓝膜镀板包括集热板芯，镀在集热板芯外层的蓝膜涂层，所述集热板芯为黑铬整板，所述蓝膜涂层为蓝钛涂层；隔热层为32K玻璃棉；整流器为四个二极管按一定的排布集成制成；电容器为自愈式低压并联电容器。