一种基于辐射制冷和光热制热无能耗温差发电器制造技术

一种基于辐射制冷和光热制热无能耗温差发电器，属于无能耗温差发电设备技术领域。所述发电器包括支架、V型抛光金属板、光热制热膜、辐射制冷膜和温差发电片；将辐射制冷膜和光热制热膜分别使用导热硅胶粘附在温差发电片的两侧，置于V型抛光金属板中间。本发明专利技术的MXene兼具高太阳吸收率、低红外发射率，可以在白天具备优异的光热制热效果，夜间温降较小。制冷端采用高太阳反射率、高红外发射率材料PAN静电纺丝膜，在白天和夜间均能发挥制冷效果。因此凭借二者的性能，全天在温差发电片两端形成温差，从而能够持续产生电能。从而能够持续产生电能。从而能够持续产生电能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于辐射制冷和光热制热无能耗温差发电器


[0001]本专利技术属于无能耗温差发电设备
，具体涉及一种基于辐射制冷和光热制热无能耗温差发电器。

技术介绍

[0002]随着能源消耗的激增，大规模化石燃料的燃烧导致温室气体的产生，能源来源问题是根源问题。因此，可再生能源的开发利用大规模研发，如生物制氢、太阳能、氢能和风能。光热制热和辐射制冷二者分别利用太阳能和太空冷量，均为绿色能源，可部分代替化石燃料作为能源。
[0003]目前光热制热材料包括金属基等离子体、碳基材料。金属基纳米材料成本较高同时制备的复杂程度较高，碳基材料具有高太阳吸收率，但是同时具有高红外发射率，因此在夜间不能达到理想温差效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有光热制热材料成本高、制备复杂等问题，提供一种基于辐射制冷和光热制热无能耗温差发电器，该发电器采用光热制热膜和辐射制冷膜分别将温度升高和降低，分别粘附在温差发电片的两端，收集电能，可以实现全天二十四小时持续发电。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种基于辐射制冷和光热制热无能耗温差发电器，所述发电器包括支架、V型抛光金属板、光热制热膜、辐射制冷膜和温差发电片；将辐射制冷膜和光热制热膜分别使用导热硅胶粘附在温差发电片的两侧，置于V型抛光金属板中间，支架用于支撑V型抛光金属板；将两种膜通过导热硅胶粘附在温差发电片的两侧将温度传递到温差板的两边形成温差进行发电。
[0007]本专利技术利用V字型抛光金属板高太阳反射率、低红外发射率的特性，可以将光热端所需要的太阳光波段全部反射到MXene材料进行全波段的吸收进行升温；同时可以将辐射制冷端所发射的红外部分能量反射到外太空进行降温。
[0008]进一步地，所述辐射制冷膜的制备方法为：将PAN颗粒溶解到DMAC溶剂中保证PAN的浓度为10％，加热搅拌24小时得到均一的混合液；将混合液以1mlh
‑1的恒定流速和20kV的固定电压加载到注射器中进行静电纺丝，喷油器喷嘴和接收器之间的距离为15厘米，然后将收集的PAN在60℃下干燥3小时，以确保残留溶剂的挥发。
[0009]进一步地，所述光热制热膜的制备方法为：光热制热膜通过刻蚀MAX材料获得单层MXene自支撑膜，具体为将2g氟化锂与9M40ml盐酸搅拌30min，将2gMAX
‑
Ti3AlC2缓慢加入溶液持续搅拌24h，将获得的反应液体置于离心管中进行离心，离心后将上清液倒掉，向离心管的沉淀中加入去离子水，将沉淀与去离子水混合均匀，将离心管超声10min，取出进行离心，重复几次直到离心后倒出的液体pH值到5，收集上清液进行抽滤干燥后获得MXene自支
撑膜。
[0010]本专利技术相对于现有技术的有益效果为：MXene兼具高太阳吸收率、低红外发射率，可以在白天具备优异的光热制热效果，夜间温降较小。制冷端采用高太阳反射率、高红外发射率材料PAN静电纺丝膜，在白天和夜间均能发挥制冷效果。因此凭借二者的性能，全天在温差发电片两端形成温差，从而能够持续产生电能。
附图说明
[0011]图1为发电器装置结构图；
[0012]图2为无能耗温差发电器的能量出入情况图；
[0013]图3为日间无能耗温差发电器的能量出入情况图；
[0014]图4为夜间无能耗温差发电器的能量出入情况图；
[0015]图5为各种材料的红外发射率图；
[0016]图6为无能耗温差发电器两端户外测试效果图；
[0017]图7为PAN静电纺丝纤维膜电镜图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神范围，均应涵盖再本专利技术的保护范围之中。
[0019]实施例1：
[0020]辐射制冷膜选择PAN静电纺丝材料，具体制备过程如下：
[0021]将PAN粉末在室温溶解到DMAC溶剂中，搅拌24小时后形成均一的溶液。将溶液注入10ml的针管中，在40％～50％湿度条件下通过静电纺丝机的高电压破坏液滴间的表面张力，PAN被拉伸为纤维状态，具体如图7所示。
[0022]光热膜制备过程如下：
[0023]2g氟化锂与9M40ml盐酸在聚四氟烧杯中搅拌30min；将2gMAX缓慢加入烧杯中，持续搅拌24h。获得的反应液体进行离心，重复几次直到离心后倒出的液体pH值到5。将离心管中的沉淀产物，加入20ml去离子水，摇匀，进行超声，离心一定时间，收取黑棕色上清液为少层分散液。将分散液通过真空抽滤制备自支撑MXene膜。
[0024]将所获得的膜分别进行红外发射率测试，效果如图5所示。Sp1为多层MXene，Sp2为单层MXene，Sp3为抛光铝片，Sp4为碳基光热材料，Sp5为PAN纺丝膜。其中抛光铝片的红外发射率最低，单层MXene材料红外发射率为三种光热材料最低，PAN制冷膜的红外发射效率最高。
[0025]将单层MXene和PAN制冷膜置于户外环境中进行测量，如图6所示，Sp1为环境温度，Sp2为光热膜，比环境温度高出87℃；Sp3为PAN制冷膜，温度降低了7.5℃。
[0026]如图1所示，发电器包括支架、V型抛光金属板、光热制热膜、辐射制冷膜和温差发电片；将辐射制冷膜和光热制热膜分别使用导热硅胶粘附在温差发电片的两侧，置于V型抛光金属板中间，支架用于支撑V型抛光金属板；
[0027]如图2～4所示，白天，光热膜通过吸收金属抛光板反射的太阳波段的能量进行升
温，制冷膜对太阳光进行反射同时在红外波段发射能量形成巨大温差。夜间，MXene膜由于在红外波段具有低发射特性，因此在夜间能量损失较小；PAN制冷膜在红外波段具有高发射性，在夜间同样可以将能量通过辐射的方式发射到为太空，降低温度。因此在夜间也可以形成温差从而发电。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于辐射制冷和光热制热无能耗温差发电器，其特征在于：所述发电器包括支架(1)、V型抛光金属板(2)、光热制热膜(3)、辐射制冷膜(4)和温差发电片(5)；将辐射制冷膜(4)和光热制热膜(3)分别使用导热硅胶粘附在温差发电片(5)的两侧，置于V型抛光金属板(2)中间。2.根据权利要求1所述的一种基于辐射制冷和光热制热无能耗温差发电器，其特征在于：所述辐射制冷膜的制备方法为：将PAN颗粒溶解到DMAC溶剂中保证PAN的浓度为10％，加热搅拌24小时得到均一的混合液；将混合液以1ml h
‑1的恒定流速和20kV的固定电压加载到注射器中进行静电纺丝，喷油器喷嘴和接收器之间的距离为15厘米，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王威，安柳茜，徐洪波，马佳香，姚锦鑫，钟玲玲，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：