石墨烯增压：通过石墨烯增强热聚合物开创可持续加热技术

受净零排放目标和无情的全球能源危机的影响，全世界都在不断寻求更清洁、更高效的能源解决方案，石墨烯增强热聚合物正迅速成为热水系统中的一种革命性材料。

近年来，Senergy Innovations 公司和 First Graphene Ltd (FGR) 公司的研发项目开发出了新型石墨烯增强型太阳能热板，这种太阳能热板具有很强的吸收太阳热能并将其转化为热水的能力。

这种技术也被称为太阳能集热器，它不同于发电太阳能电池板，而是利用石墨烯增强热聚合物来利用太阳光的热量，提供低碳、节能和经济的热水解决方案。

在英国和欧洲，水加热是一项大业务，通常用于商业和住宅建筑，为家庭和工业用途生成和储存热水，并通过管道网络、散热器或地板系统为建筑空间提供集中供暖。

传统的水加热方式依赖于高碳材料和燃烧化石燃料的炉子，这种方式往往缺乏效率和可持续成果，而且能源成本高昂。

英国能源监管机构天然气和电力市场办公室（Ofgem）的分析表明，家用燃气锅炉排放的氮氧化物是英国所有燃气发电厂排放量总和的八倍半以上，而普通电热水器每年排放的二氧化碳约为三吨，接近普通汽车产生的二氧化碳量。

工业界和政府亟需解决热水系统造成的大量排放和能源消耗问题。 根据能源节约信托基金（Energy Savings Trust）的数据，要实现英国政府制定的 2050 年净零排放目标，家庭供暖和热水的排放量必须减少 95%。

对一些国家来说，能源价格在 2022 年达到创纪录的水平，需求紧张和地缘政治冲突继续影响能源供应链，使情况更加恶化。 在价格剧烈波动的情况下，家庭、企业和工业面临着更高的能源账单，这进一步推动了对能降低能耗、提高稳定性和效率的替代解决方案的需求。

利用石墨烯增强热聚合物的力量

通常情况下，太阳能热供暖板由铜和铝制成，尽管这种材料被广泛使用，但也有其缺点–组装复杂、易腐蚀，而且对环境有相当大的影响。

聚合物复合材料具有耐久性强、生产成本低、耐环境性好等优点，是一种很有前途的替代材料。

虽然聚合物传统上不导电，但石墨烯和其他各种形式的石墨基材料却具有优异的导热性能，在聚合物复合材料系统中使用时可实现出色的能量传递能力。

这些特性使得石墨烯增强聚合物复合材料不仅在太阳能热板方面，而且在电子、汽车、航空航天、医疗、化学加工和能源领域的其他工程应用方面，都成为一种极具吸引力的金属替代品。

由 Senergy 公司和 First Graphene 公司共同开发的基于热聚合物的新型太阳能电池板测试了在复合材料中加入 FGR 的 PureGRAPH® 石墨烯所带来的益处。 该应用增强了太阳能集热器吸收和储存太阳热能的能力，通过热传导泵加热流经的水，最终实现了与传统金属集热器的性能比较。

这些太阳能集热器的开发需要一种稳定的聚合物和石墨烯配方，目的是开发出在低日照条件下仍能保持适当性能的技术。 这项正在申请专利的突破历时六年，由 Senergy 公司主导技术开发。

用石墨烯开创绿色未来

使用石墨烯增强聚合物复合材料后，太阳能电池板的重量减轻了 30%以上，材料的导热和导电性能也大大提高。

化合物独特而耐用的特性，包括高强度、柔韧性、耐化学性、热稳定性、抗紫外线和耐磨性，进一步提高了产品的性能。

初步的碳生命周期评估（LCA）结果表明，与现有的太阳能集热器相比，这种隔热板能够减少多达 44% 的二氧化碳排放量。

此外，与传统的天然气和燃油加热系统相比，提高了能效的热水系统具有成本竞争优势，可减少高达 80% 的千瓦消耗和后续成本。

进一步优化技术的商业试验

Senergy 公司现在的目标是在 2023 年下半年进行首次商业规模试验。 最初，该团队将提供一种可添加到现有建筑结构中的螺栓产品，最终目标是开发出可在新建建筑中安装的热敏聚合物屋顶瓦。

该组织旨在将商业试验成果和经验教训应用于其他行业，主要是汽车和热交换应用领域。

导热聚合物具有无限的可能性，可在多种工程和商业应用中应用这种材料的独特性能。

预计市场需求和价值将相应增长。 Spherical Insights 的数据显示，2022 年全球热水器市场价值超过 300 亿美元，预计到 2032 年将达到 460 亿美元，这为行业创新者和 First Graphene 等供应链成员提供了巨大的机遇。

石墨烯和石墨的导热性能增强了这些独特的热聚合物太阳能集热器，它们的出现标志着可持续供热领域的重大进步。

由 First Graphene 及其合作伙伴开创的这一创新不仅是为了减少热水器行业的碳足迹。 它是为了建设一个可持续发展的未来，让高效、经济、环保的材料取代过时的选择。