[发明专利]一种石墨烯电动采棉机

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨烯电动采棉机，属于新材料、新能源农业机械应用技术领域。

背景技术

1970年前后，中国沿海的山东省、江苏省、浙江省和长江中游的湖北省、江西省种植棉花比较多。近20年来，中国东部和中部省份种植棉花的面积逐年减少。由于新疆许多地方的自然条件适合棉花的生长，新疆种植棉花的面积越来越大，特别是新疆生产建设兵团种植棉花较多，棉花已经成为兵团农业的支柱，新疆生产建设兵团的皮棉产量占全国皮棉产量的六分之一。

新疆生产建设兵团在棉花生产中推广优良品种、精量播种、测土施肥、矮密植、综合防治病虫害、节水灌溉取得了很大的成绩，然而在人工采摘棉花上碰到了难题。由于棉花种植面积大，仅农八师就种植了130万亩棉花。人工采摘棉花速度慢，新疆每年要从外省招收80多万人来新疆采棉花，采摘棉花的季节性强，成熟的棉花吐絮快，如果不能及时采收，延误了采摘时间，碰上下雪，在田的棉花就要浪费掉。

十多年前，新疆生产建设兵团为了加快棉花采收，从国外进口采棉机，2005年与中国航空工业集团合作在新疆石河子制造国产采棉机，五年后，新疆生产建设兵团的采棉机保有量达到708台，新疆自治区的采棉机保有量为26台。每台采棉机在一个采摘期可以采收3000亩棉花。按照全国的棉花种植面积计算，全国采棉机的市场需要量为6000—8000台。

目前，由于制造采棉机的金属材料的强度不够大，采棉机的扶导器、挡杂质板、轧棉仓、轧棉滚筒长时间碰撞硬的棉花茎杆和硬质棉铃壳，这些机械部件用久了会发生变形，造成采棉机在棉田里发生故障停止采棉。现有的采棉机全部靠汽油发动机或柴油发动机提供动力，汽油发动机或柴油发动机工作时排放的黑烟会污染雪白的棉花，降低棉花的等级，现有的采棉机上的电子部件的工作效率也不高，这一切都需要加以改进。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种石墨烯电动采棉机。

为了及时采摘雪白的优质棉花，卖出好棉价，纺织出高档棉织品，采棉机动力的发展趋势是“油改电”。目前的锂离子电池充一次电需要三个小时以上的时间，农民在抢收季节里等不及，采用石墨烯作为锂离子电池的阴极材料，石墨烯锂离子电池的充电时间只要一分钟至二分钟，农民就十分欢迎了。采棉机属于大型农业机械，结构复杂，摘棉快、效果好，位于美国明尼苏达州的Benson工厂制造的凯斯620采棉机装备了更大的轧棉仓和主机自动润滑系统，已向新疆生产建设兵团提供采棉机，新疆石河子贵航农机装备有限责任公司和浙江省绍兴市世联机械有限公司已经制造出自主研发的新型国产采棉机。新疆有2400多万亩棉田，由于进口采棉机的价格太贵、采棉工成本上升，现有采棉机的数量不足、技术不够先进，经常发生大面积棉花采收不及时、遇上雨雪烂在田里的事故。

石墨烯是近年来发现的新兴材料，是一种轻质高强度材料，是目前世界上已知的强度最大的材料，比钢铁强度大100倍，比钻石更坚硬；又是目前世界上导电性能最好的材料，还是一种最薄的、硬度最大的新材料。用石墨烯板材制造的轧棉仓的仓壁比用钢板材制造的轧棉仓的仓壁薄，但硬度提高许多倍，轧棉仓内部的空间增大，可以贮存更多的棉花，轧棉仓更加坚固，不易出现破损。用石墨烯材料制造的采棉机的机身轻，使用采棉机时消耗能源少，是一种节能的农业机械。采棉机在广阔的棉田里工作强度大，成熟期的棉花茎杆十分强硬，这就要求采棉机的机械强度大，原来用钢铁材料制造的采棉机的扶导器、挡杂质板、轧棉仓、轧棉滚筒用久了会发生变形，不如用石墨烯材料制造的经久耐用。用石墨烯制造的高强度的石墨烯太阳能电池受到震动不易破碎，适合安装在轧棉仓的顶部发电，美国佛罗里达大学的研究人员已将石墨烯太阳能电池的光电转换效率从2.9%提高到8.6%，不久还要提高到10%，具有市场竞争力。美国俄亥俄州的研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出新的电池，将充电时间从过去的数小时之久缩短到不到一分钟。石墨烯锂离子电池的功率密度比一般的锂离子电池高100倍，能量储存密度比传统超级电容高30倍。