基于石墨烯加热膜的除冰系统及石墨烯加热膜制备方法与流程

本发明涉及风力机电加热领域，尤其涉及一种基于石墨烯加热膜的风电叶片除冰系统及石墨烯加热膜的制备方法。

背景技术：

1、根据电热除冰原理可知，电热除冰技术指的通过在叶片壳体表面或近外表面位置布设具有通电加热功能的电阻类材料或者设备，实现电能向热能进行转化，进而实现对叶片壳体升温加热达到对叶片表面防除冰的目的，此类技术适用于目前所有在役叶片。主要针对雾凇、雪淞、雪淞等除冰效果较好。

2、传统的电加热方式通常采用金属电阻丝或铁素体材料进行加热，存在加热效率低、寿命短等问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于石墨烯加热膜的除冰系统及石墨烯加热膜制备方法，本发明中的石墨烯加热膜的除冰系统具有高导电性和高热传导性，在加热效率和使用寿命方面优于传统的金属电阻丝或铁素体材料。同时，所述系统还能够实现对电加热风机叶片的精准控制，达到更为理想的加热效果。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，包括：石墨烯加热膜元件、控制系统及供电装置；

4、所述石墨烯加热膜元件包括石墨烯加热膜、电极，所述石墨烯加热膜用于设置在风机叶片上；所述石墨烯加热膜与电极连接；

5、所述供电装置连接至电极；

6、所述控制系统包括传感器和控制模块，传感器设置在所述石墨烯加热膜上，控制模块电连接传感器和供电装置，用于根据叶片表面温度和需求情况，控制石墨烯加热膜的电源输出功率和加热时间。

7、作为本发明的进一步改进，所述石墨烯加热膜的制备方法包括：

8、在铜箔表面涂覆一层石墨烯氧化物溶液；

9、将涂有石墨烯氧化物溶液的铜箔加热反应以制备还原的石墨烯；

10、将石墨烯从铜箔上剥离，并通过离心分离纯化石墨烯；

11、将石墨烯悬浮在氯铵溶液中，并在搅拌过程中使其均匀分散成石墨烯墨水；

12、使用喷雾涂布方法将石墨烯墨水均匀地涂布到p型硅衬底上；

13、将涂有石墨烯墨水的p型硅衬底加热使其干燥并去除残余的溶剂；

14、在p型硅衬底的欧姆接触区域上用激光刻蚀技术刻蚀铜箔，用于制作电极；

15、通过热处理方法使石墨烯与p型硅衬底结合，并形成石墨烯加热膜。

16、作为本发明的进一步改进，将涂有石墨烯氧化物溶液的铜箔加热反应以制备还原的石墨烯中，加热温度为170～190℃；

17、将涂有石墨烯墨水的p型硅衬底加热使其干燥并去除残余的溶剂中的加热温度为140～160℃。

18、作为本发明的进一步改进，所述控制模块设置在风机叶片的叶根上，控制模块通过叶根挡板与所述石墨烯加热膜元件隔开。

19、作为本发明的进一步改进，所述石墨烯加热膜设置在风机叶片的前缘腹板上，且石墨烯加热膜覆盖前缘腹板整个迎风区域的上下两个面上。

20、作为本发明的进一步改进，所述石墨烯加热膜在风机叶片上沿叶根向叶尖方向延伸，两根电极分别设置在石墨烯加热膜的两端，电极所在平面与石墨烯加热膜延伸方向垂直设置。

21、作为本发明的进一步改进，所述石墨烯加热膜上还设置有接线盒，接线盒的控制器与控制模块电连接，接线盒的控制器还连接有动力电缆，动力电缆一端与设置在叶根上的接头电连接，另一端为电极供电。

22、作为本发明的进一步改进，所述接线盒通过供电电源线穿孔和外部电极连接；

23、接线盒通过供电线和叶根柜进行连接，支叶片叶根柜连接到分线箱，分线箱通过滑环连接到机舱柜，机舱柜通过主电缆连接到塔基柜，塔基柜连接到变电柜。

24、一种基于石墨烯加热膜的除冰系统的安装方法，包括：

25、石墨烯加热膜分为ps加热膜及ss加热膜两部分安装，先完成ss面膜的铺设，再完成ps面铺设；最终完成加热膜及电极的安装；

26、在叶片内部安装接线盒，接线盒通过供电电源线穿孔和外部电极连接；

27、接线盒通过供电线和叶根柜进行连接，支叶片叶根柜连接到分线箱，分线箱通过滑环连接到机舱柜，机舱柜通过主电缆连接到塔基柜，塔基柜连接到变电柜。

28、一种石墨烯加热膜的制备方法，包括：

29、在铜箔表面涂覆一层石墨烯氧化物溶液；

30、将涂有石墨烯氧化物溶液的铜箔加热反应以制备还原的石墨烯；

31、将石墨烯从铜箔上剥离，并通过离心分离纯化石墨烯；

32、将石墨烯悬浮在氯铵溶液中，并在搅拌过程中使其均匀分散成石墨烯墨水；

33、使用喷雾涂布方法将石墨烯墨水均匀地涂布到p型硅衬底上；

34、将涂有石墨烯墨水的p型硅衬底加热使其干燥并去除残余的溶剂；

35、在p型硅衬底的欧姆接触区域上用激光刻蚀技术刻蚀铜箔，用于制作电极；

36、通过热处理方法使石墨烯与p型硅衬底结合，并形成石墨烯加热膜。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

38、本发明的基于石墨烯加热膜的除冰系统，采用石墨烯加热膜对风机叶片进行加热除冰，具有加热效率高、使用寿命长、精准控制等优点，在保障电加热风机正常工作的同时，也有利于提高电加热技术的发展和应用，具有重要的商业和社会意义。

39、本发明还提供了石墨烯加热膜的制备方法，其制备的石墨烯加热膜还可以结合不同的材料和设计形式，以适应各种应用场景。例如，在光学应用中，该加热膜可与透明材料结合，制成具有反射、吸收和发射功能的复合材料。在生物医学应用中，该加热膜可与柔软的聚合物材料结合，制成柔性加热器，并应用于体外和体内治疗。

技术特征：

1.一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，其特征在于，包括：石墨烯加热膜元件(6)、控制系统及供电装置；

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种基于石墨烯加热膜的除冰系统，其特征在于，

9.一种权利要求1至8任一项所述的基于石墨烯加热膜的除冰系统的安装方法，其特征在于，包括：

10.一种石墨烯加热膜的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种基于石墨烯加热膜的除冰系统及石墨烯加热膜制备方法，系统包括：石墨烯加热膜元件、控制系统及供电装置；所述石墨烯加热膜元件包括石墨烯加热膜、电极，所述石墨烯加热膜用于设置在风机叶片上；所述石墨烯加热膜与电极连接；所述供电装置连接至电极；所述控制系统包括传感器和控制模块，传感器设置在所述石墨烯加热膜上，控制模块电连接传感器和供电装置，用于根据叶片表面温度和需求情况，控制石墨烯加热膜的电源输出功率和加热时间。具有加热效率高、使用寿命长、精准控制等优点，在保障电加热风机正常工作的同时，也有利于提高电加热技术的发展和应用，具有重要的商业和社会意义。技术研发人员：张丽辉,王冰佳,童博,敖海,文军,谭光道,徐超,赵江,杨文云,胡辉,吴孝伟,刘勇,付荣方,周世银,孟鹏飞受保护的技术使用者：华能威宁风力发电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11