纳米流体太阳集热器的光热性能研究

采用直流碳弧法制备了平均粒径为25nm的碳包铜纳米颗粒,包覆的碳层有效避免了周围环境对铜纳米粒子的影响.采用超声波振荡和添加分散剂的方法,将碳包铜纳米颗粒均匀稳定的分散在体积比为1:1的乙二醇水溶液中,获得了用于直接吸收式太阳集热器的循环工质-碳包铜纳米流体.通过闷晒实验,研究了碳包铜纳米流体的光热转换性能;通过对集热器热效率的测试,研究了碳包铜纳米流体太阳集热器的热性能,结果表明:添加纳米颗粒后,碳包铜纳米流体的光热转换性能明显优于基液和涂有黑漆的铜管表面.直接吸收式的碳包铜纳米流体太阳集热器显著提高了集热器的集热效率,实验中的最高集热效率可达74.688%,比传统平板型集热器的集热效率提高了近10%.     

新型材料在太阳能热电联用中的应用

通过高压微射流分散法制备了稳定的纳米流体.用激光粒度仪观察了分散前后的粒径分布.纳米流体中颗粒的小尺寸效应使其对太阳能辐射体现出了与普通材料不同的特殊光吸收特性.当颗粒粒径远小于入射波长时,颗粒散射特性远小于颗粒吸收作用,其散射作用可以忽略.试验测试了多种颗粒粒径SiO2纳米流体的透射率.用太阳能模拟发生器模拟太阳能辐射,对表面加SiO2纳米流体的电池板的性能进行了试验研究,分析了SiO2纳米流体对电池板的开路电压、最大功率以及工作温度的影响.结果显示若能利用纳米颗粒特殊的光学性质改变介质某一波段的辐射特性,探索一种对太阳能可见光高透过、其他波段高吸收的纳米流体,将有望极大的提高热电联用系统的太阳能利用率.     

柴油机运行工况对排气管内碳烟尺寸的影响

改变柴油机运行工况,采集排气管内碳烟颗粒,通过透射电镜对碳烟颗粒进行观测,拍摄碳烟颗粒形貌图片,采用Image-ProPlus软件统计分析碳烟颗粒的平均投影面积(A)、平均回转半径(R_g)、包含基本碳粒子的平均数(N_p)以及基本碳粒子的平均粒径(d_p)等特征参数,得到碳烟颗粒的分形维数.研究发现:改变柴油机负荷对排气管内的碳烟颗粒尺寸的影响要远大于改变转速带来的影响.转速不变时,随着负荷的增大,A、Rg、N_p和d_p均呈"v"型变化趋势,分形维数呈上升趋势;负荷不变时,随着转速的增大,A、R_g、N_p、d_p小幅度上升,分形维数基本不变.     

纳米流体在低倍率聚光中的集热性能分析

太阳能热利用中很重要的一个方面是用于流体吸收辐射热,纳米流体是其中一类。纳米流体是指将金属或者是非金属的纳米级粉体颗粒加入到如水、乙二醇、液压油等介质中去,通过搅拌、超声分散以及加入分散剂等步骤使流体达到均匀分散、稳定悬浮、高导热性等效果。介绍了搭建的低倍率聚光试验台,并将制备后吸收特性较好的氮化钛-乙二醇纳米流体以及氮化钛—去离子水纳米流体作为集热工质进行了试验对比,计算了集热器的集热效率等。     

超临界Cu-水纳米流体热导率分子动力学研究

采用平衡分子动力学方法研究了在超临界水中加入铜纳米颗粒后,系统温度、颗粒尺寸和质量分数等影响因素对纳米流体热导率的影响。结果表明:纳米流体的热导率随温度的升高而增大,纳米流体颗粒尺寸增加或者质量分数增加也会使整个系统的热导率增大。     

低体积分数水基SiO2纳米流体沸腾换热关键物性参数研究

在不添加任何分散剂和改变pH值的情况下,通过两步法将比表面积为150 m~2/g的气相SiO_2纳米颗粒制备成均匀稳定、透明度高、分散性能好的纳米流体。并对该功能性纳米流体进行了导热系数、黏度、表面张力和壁面接触角的测量。低体积分数下,功能性纳米流体较基液的导热系数几乎没有变化,但黏度却有较大改变。传统固液两相混合物黏度模型不再适用功能性纳米流体的计算,其主要原因是传统公式低估了分子间作用力对纳米流体黏度的影响。因此,建立了功能性纳米流体的黏度经验公式。由于纳米颗粒的存在提高了沸腾表面的粗糙度,从而使纳米流体的壁面湿润性能大大提高。实验结果表明,纳米流体的黏性和壁面接触角是沸腾换热发生骤变的关键。     

分级多孔纳米碳球的制备及其在锂硫电池中的应用

以戊二醛（GA）与3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为原料,通过醛胺缩合反应、高温煅烧以及碱刻蚀,制备了分级多孔纳米碳球（HPCN）。扫描电子显微镜（SEM）测试表明,制备的HPCN为平均粒径85.3 nm的单分散纳米球。将HPCN与单质S混合,通过熔融-扩散法制备HPCN/S正极材料,组装成锂硫（Li-S）电池后进行电化学测试。测试结果表明,HPCN/S具有优良的电化学性能,使用铝箔集流体时,在0.2 C循环100圈后放电比容量为472.1 mA∙h/g;采用碳纸替代铝箔集流体制备的HPCN/S-CP正极,显示出更加优异的循环稳定性与倍率性能,在0.2 C循环100圈后放电比容量为636.1 mA∙h/g,在1.0 C与2.0 C下的倍率比容量分别为702.7 mA∙h/g、249.4 mA∙h/g。     

纳米流体稳定性及其导热性能研究

为了探究影响纳米流体稳定性和导热系数的因素,采用一步法和两步法分别制备了SiO_2-EG/DW(50∶50)纳米流体和SiO_2-EG纳米流体,探讨团聚体等效直径对纳米流体稳定性的影响。基于瞬态热线法的原理,测量一步法纳米流体的导热系数,分析温度和纳米颗粒质量分数对其导热系数的影响。结果表明:相比一步法制备的纳米流体,两步法纳米流体内团聚体的沉降速度增加了10~3倍,团聚体等效直径对纳米流体稳定性具有关键性的影响。纳米流体导热系数与温度和纳米颗粒质量分数呈线性正相关,纳米流体质量分数为15%时,80℃的样品导热系数相比40℃时提高了5.2%;60℃时,质量分数6%的纳米流体导热系数相比基液提高了6.4%;质量分数增加到15%时,导热系数相比基液提高了15.8%。     

纳米流体黏度影响因素的试验研究

以SiO2纳米颗粒分别分散在去离子水(DW)、乙二醇(EG)以及两者的混合液中得到的纳米流体为研究对象,研究了颗粒大小、温度、基液成分和体积分数等因素对纳米流体黏度的影响.结果表明:在相同基液的条件下,随着颗粒粒径减小,流体黏度增加;基液中EG体积分数越大,黏度受温度影响越明显;黏度随体积分数变化的规律与修正的K-D模型吻合较好,但当体积分数超过1%时,由于纳米颗粒团聚程度不同,使得以混合液(EG体积分数为50%)为基液的纳米流体的黏度远大于预测值.     

简便制备三维多级Fe_(3)O_(4)/碳纳米纤维一体化电极及其储钠性能研究北大核心CSCD

作为钠离子电池负极材料之一的铁氧化物,其理论比容量高,但在循环过程中会发生较大的体积膨胀,表现出明显的容量衰减。以柔性碳基材料为基底原位构建纳米结构的金属氧化物可作为一种缓解其体积膨胀的有效手段。本文采用化学气相沉积法在泡沫铜上原位生长了多孔碳纳米纤维(CNFs),以此为柔性导电基底,通过盐溶液浸渍与退火相结合的简便方法制备得到三维多级Fe_(3)O_(4)/碳纳米纤维(3D Fe_(3)O_(4)/CNFs)一体化电极电极,并将其用作钠离子电池负极。使用X射线光电子能谱(XPS),拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM)对样品进行组分分析及形貌表征。使用恒流充放电(GCD),循环伏安(CV),电化学阻抗(EIS)对其进行电化学性能表征。结果表明,尺寸在50~100 nm的纳米棒状Fe_(3)O_(4)均匀分散在多孔碳纳米纤维上,构建出富含孔隙的三维多级结构。在0.1 A/g的电流密度下,3D Fe_(3)O_(4)/CNFs一体化电极经过100圈循环后,其比容量可达893.4 mAh/g,优于CNFs电极,并表现出更快的钠离子扩散动力学,同时具有较好的电化学可逆性。本文为金属氧化物/碳基复合电极研究提供了思路与实验依据。