芳香石墨烯加熱系統(tǒng)談碳材料加熱

芳香石墨烯加熱系統(tǒng)談碳材料加熱

2017年3月5日上午，第十二屆全國人民代表大會第五次會議召開，李克強總理在政府工作報告中強調(diào)，要盡快解決燃煤污染問題，全面實施散煤綜合治理，促進北方冬季清潔供熱。徹底實現(xiàn)用電代煤、用氣代煤，淘汰地級以上城市建成區(qū)所有小型燃煤鍋爐，陸續(xù)出臺了地方補貼和代煤實施政策。例如，為了更好地開展電力替代一攬子交易，降低冬季供暖和用電成本，增強人民的幸福感和獲得感，各地應遵循企業(yè)導向、政府驅(qū)動、居民負擔不起的方針。集中供熱網(wǎng)絡。村莊（自然村）和社區(qū)（居住區(qū)）作為一個整體，促進了住宅能源的清潔供熱。鼓勵熱力公司、能源服務公司、物業(yè)公司等社會企業(yè)投資建設熱泵、蓄熱鍋爐、電熱膜、供熱電纜、碳晶體等電熱設施，實行集中經(jīng)營管理，一次建成各類其中電加熱產(chǎn)品雨后春筍般涌現(xiàn)，在市場上得到了廣泛推廣，就市場上的電加熱產(chǎn)品而言，主要分為以下幾類：空氣能熱泵、電加熱薄膜、加熱電纜/電線、碳加熱材料等。對目前常用的碳材料石墨烯/碳晶體板/碳纖維加熱板進行了分析。特別是對印刷碳加熱板（石墨烯加熱芯片）進行了系統(tǒng)的分析。

碳材料的加熱原理是在外電流的作用下，運動的電子和離子劇烈碰撞，高速摩擦產(chǎn)生場效應熱能，從而釋放熱量，與金屬加熱材料相比，碳加熱材料具有穩(wěn)定性好、使用壽命長、性能好的最大優(yōu)點。輻射換熱效果好，空間加熱速度快，但缺點是在高溫下容易氧化。因此，在使用過程中必須將其與空氣隔離，因此在有裸露接頭的地方，如碳纖維與電力線路的連接處，在使用過程中會逐漸氧化，從而提高線路損耗，影響加熱效率。

印刷碳加熱板主要分為兩種形式，一種是大面積印刷碳粉末（如圖1所示），另一種是蜂窩式（如圖2所示），印刷碳加熱板系統(tǒng)充分利用了印刷碳材料優(yōu)良的平面加熱特性。加熱時，整個平面加熱是同步的，連續(xù)加熱，熱平衡效果好，克服了傳統(tǒng)加熱產(chǎn)品加熱不連續(xù)、熱平衡效果差的缺點，印刷碳加熱板通電后加熱迅速，溫度在10秒內(nèi)可迅速上升。釹可以在恒溫下加熱。該產(chǎn)品具有高效、節(jié)能、經(jīng)濟、無污染、壽命長、溫度可控等特點。使用成本僅為普通電加熱的一半左右，在熱均勻性、安全性、耐候性、電熱轉換效率和紅外輻射率等方面，與普通加熱產(chǎn)品相比，有了很大的提高和提高。

但是，由于采用了一種或多種印刷工藝，印刷過程中的缺陷會引起該部位的異常發(fā)熱，直接導致發(fā)熱板燒壞（圖3），同時由于印刷在與電源線相連的基膜上，很容易形成接觸電阻。鉚接或焊接過程，導致節(jié)點異常升溫，燒損節(jié)點。蜂窩式電加熱板內(nèi)與各加熱單元連接的導電材料需與各加熱單元緊密連接。目前市場上銷售的產(chǎn)品主要采用銅板或印制導電銀膏連接（圖4）。由于安裝和使用過程中存在彎曲問題，銅接頭會松動或分離，形成接觸電阻，發(fā)熱板會燒壞，因此這種電熱板必須經(jīng)過嚴格的安全檢查才能使用，在敷設過程中也應避免強烈的碰撞和彎曲。

在印刷材料的加熱板上添加石墨烯的核心功能是提高其導電性和導熱性。通過廣東豐方陶瓷有限公司與華南工業(yè)大學的聯(lián)合試驗，發(fā)現(xiàn)石墨烯對碳材料的加熱板可使其導熱系數(shù)提高5-10%，紅外輻射換熱提高5-8%，碳加熱板可提高5-8%，熱效率提高5-8%。在一定程度上得到了改善。

為了碳材料加熱板的安全，最重要的是碳材料與電源連接的安全（端子，圖5）。對于印刷碳材料，包裝后氧化的概率很小，所以經(jīng)過工廠測試，后期出現(xiàn)問題的概率一般很小，但對于終端，由于需要進行鉚接工藝，鉚接接頭需要焊接或鉸接電源線。在鉚接或焊接過程中，鉚接接頭與加熱板的接觸點會松動，形成接觸電阻，然后在通電過程中對接觸點進行加熱和燃燒（圖6），紅外熱像儀很容易檢測到。

因此，在生產(chǎn)過程中，必須嚴格檢查碼頭的安全性能。在實際的敷設和使用過程中，也有必要不壓端子，以免壓得太松，形成接觸電阻，在使用過程中燒壞接觸。

印刷碳發(fā)熱板具有良好的抗氧化性能，熱損失小，可長期使用。它是一種理想的加熱產(chǎn)品。其廣泛、安全的應用要求嚴格的質(zhì)量控制。如果能很好地解決質(zhì)量問題，將具有廣闊的市場前景。

（作者為材料科學博士、生物醫(yī)學工程博士后、碩士校外導師、高級化學工程師、中國顆粒制備與處理委員會主任、佛山市禪城區(qū)陶瓷工業(yè)協(xié)會會長、廣東豐方陶瓷有限公司董事長）

本文出自東莞市捷誠石墨制品有限公司官網(wǎng)：http://www.www.acharkaoui.com 權威發(fā)布，    東莞市捷誠石墨制品有限公司是一家集銷售、應用開發(fā)，產(chǎn)品加工的石墨專業(yè)廠家，專門為模具行業(yè)、機械行業(yè)、真空熱處理爐、電子半導體及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)等提供石墨材料、石墨電極和相關的石墨制品，歡迎致電13549365158更多關于石墨制品方面信息，可回本網(wǎng)站產(chǎn)品頁面詳細了解點擊：石墨制品  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體 石墨熱場 真空爐石墨制品 電子石墨模具