纳米材料改善硝酸熔盐传蓄热性能的研究进展EI北大核心CSCD

聚光式太阳能热发电是解决能源和环境矛盾的理想途径,传热蓄热技术是光热发电的重要环节,在此需要解决的关键问题是传热蓄热介质。熔盐作为储蓄热介质具有明显优势。国内外运行的光热电站中大多使用二元硝酸熔盐(Solar salt)与三元硝酸熔盐(Hitec),但二者传蓄热性能均欠佳,影响了太阳能的利用效率。纳米材料的独特空间结构,使其具有优异的导热性能、良好的稳定性等,将其作为添加剂引入到硝酸熔盐体系中,有望改善材料的传热蓄热等热物性能,进而提高太阳能光热利用的效率,降低发电成本。本文综述了纳米金属粒子、纳米金属氧化物、纳米碳材料和其他无机纳米材料作为添加剂掺杂到硝酸熔盐体系中的相关研究,论述了改性后熔盐热物性的变化并探讨了作用机理,以期为制备优异热性能的储能熔盐提供参考。未来的研究可重点关注热物性测试、传热机理、构效关系和工业化中试,将具有优异的传蓄热性能的硝酸熔盐应用在太阳能光热发电领域,在清洁能源开发利用方面发挥更重要的作用。     

光热发电用熔盐及储盐材料腐蚀行为研究进展

集中式太阳能(CSP)光热发电技术利用可再生清洁能源太阳能将热能转化为电能,具有良好的应用前景。对于CSP技术,熔盐是吸热、储热介质,熔盐和储盐材料的研究及发展是关键。从腐蚀动力学、腐蚀产物、熔盐本征等角度分析了不同储盐材料在熔融硝酸盐、碳酸盐、氯盐和氟盐等几种熔盐介质中的腐蚀行为,最后对太阳能光热发电用熔盐及储盐材料进行了总结与展望。     

太阳能空气集热耦合地板蓄热系统热特性实验研究

提出了一种适用于被动式太阳能空气供暖的混凝土地板蓄热系统,并对该蓄热系统在寒冷地区农村住宅中的应用进行了热特性及其影响因素实验研究。讨论了该蓄热系统对室内热环境的作用,不同集热器朝向、热气流湿度及供风速度作用下地板蓄热系统的蓄放热特性。实验结果表明,太阳能空气集热耦合混凝土地板蓄热系统充分利用建筑本体结构蓄热,有效提高了太阳能供暖房间的室内温度及其稳定性。     

三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl2对合金的腐蚀特性实验研究

熔盐是目前太阳能热电站中应用最广泛的储热蓄热材料。为满足太阳能热发电系统对于熔盐的储热需求,该文将304、316L、321、310S不锈钢置于550℃的三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl₂（7：1：2）体系中,开展混合熔盐的腐蚀特性实验研究,并探讨其中的腐蚀机理。研究结果表明,在三元混合氯化盐NaCl-KCl-MgCl₂（7：1：2）体系中,310S表现出较好的耐腐蚀性能,304的耐腐蚀性较差。MoO₃、NiO、TiO₂氧化物的生成可提高316L、310S、321不锈钢的耐腐蚀性能;混合氯化盐在高温下生成的Cl₂是不锈钢腐蚀的重要原因,外部空气中的O₂和H₂O会进入熔盐侧与合金发生反应,加剧腐蚀。     

一种新型太阳能蓄热风道及其在空气源热泵工程中的应用分析

空气源热泵机组在我国得到了越来越广泛的应用,但是其制热运行时随着室外温度的降低运行能效也逐渐降低.提出一种结合相变蓄热材料的新型太阳能蓄热风道,预热送入空气源热泵机组蒸发器侧的空气,仅利用太阳能,不需要消耗不可再生能源便可达到改善机组运行状况,提高空气源热泵机组制热能效的作用.介绍了其具体实施方式和工作原理,并对其在实际工程中的应用做了分析,认为该太阳能蓄热风道可广泛应用于使用空气源热泵制热的空调、生活热水及热风干燥项目中.     

熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀研究进展

熔盐堆(Molten salt reactor,MSR)是第四代先进核反应堆中唯一的液态燃料反应堆,因在热转化效率、中子经济性、固有安全性、在线燃料循环、核废料处理等方面具有无可比拟的优势而备受国内外研究者的关注。熔盐的选择对MSR的运行安全及效率至关重要。熔融氟化盐如LiF-BeF2(FLiBe)、LiF-NaF-KF(FLiNaK)等具有较小的热中子吸收截面、高热导率、高比热容、良好的流动性、低的蒸气压(高温时)、良好的高温稳定性等一系列优异的热物化性能,被公认为MSR最理想的冷却剂和核燃料载体。目前,国内外均选用镍基合金作为MSR的主要结构材料。然而,超强高温腐蚀性熔融氟盐的存在对镍基合金提出了苛刻的要求。目前,国内外学者们对熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中腐蚀行为的研究主要集中在两个方面:一是镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的影响因素及微观机制,二是提高镍基合金的耐高温熔盐腐蚀性能。一般认为,镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀机制主要包括以下四种:本质腐蚀、氧化性杂质引起的腐蚀、温差驱动的腐蚀和异种材料引起的腐蚀。因此,合金自身和熔盐腐蚀环境是影响镍基合金在氟盐中热腐蚀行为的两大主要因素。在合金自身方面,主要为合金元素(Ni、Cr、Mo、Fe、Si等)及含量、合金显微组织(晶界特征、组织缺陷等)的影响;在熔盐腐蚀环境方面,主要为熔盐组分、熔盐中的杂质及腐蚀产物、熔盐温度、坩埚材质、核裂变产物等的影响。目前,提高镍基合金耐熔盐腐蚀性能的主要途径有:在镍基合金方面,包括有微合金化(添加Ti、RE等)、晶界工程处理、陶瓷相增强复合材料技术;在熔盐方面,包括熔盐纯化、添加单质金属(如Zr、Be、Li等)降低熔盐的氧化还原势等。此外,采用电镀法、激光熔覆法、化学气相沉积法、等离子喷涂法等表面改性技术在镍基合金上制备金属涂层(Ni、Co、Mo、NiCoCrAlY等)和陶瓷涂层(氮化物如AlN、碳化物如SiC)。本文重点综述了镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的主要影响因素及微观机制,以及国内外研究者在提高镍基合金耐高温熔盐腐蚀性能方面的研究进展。针对当前已开发的镍基合金与强腐蚀性的熔融氟盐相容性亟待解决的一些关键基础问题,提出了未来镍基合金在熔融氟盐工程应用中的主要技术方向和发展趋势,为耐高温氟盐腐蚀材料的研究和开发提供重要思路。     

纳米技术在蓄热材料中的应用

简要介绍了纳米科技和纳米材料的基本特征,阐述了纳米复合蓄热材料的性质和制备方法,提出一种将化学储能材料CaCl2在纳米层次上进行复合到分子筛的孔隙中组成新型吸附蓄热材料,它具有蓄热容量大,传热传质性能优良,工作温度范围可调,对环境友好等一系列优点,具有广阔的应用前景.     

用于高温蓄热介质的二氧化硅纳米颗粒/三元碳酸盐复合熔盐纳米流体的制备方法对比

熔盐作为一种高效的蓄热介质,其蓄热能力由比热容大小决定,添加纳米颗粒可以有效提高其比热容。本研究以三元碳酸盐(碳酸钾、碳酸锂、碳酸钠)为基盐,于超声振荡条件下将二氧化硅纳米颗粒分散在盐溶液中,通过三种不同结晶方法蒸发水分制得了二氧化硅纳米颗粒/三元碳酸盐复合熔盐纳米流体。对比三元碳酸盐与直接结晶法、搅拌结晶法和逐滴结晶法制备的熔盐复合纳米流体的热物性,获得了最佳结晶方法并探究了比热容提高机制。使用差示扫描量热仪、热分析仪和扫描电子显微镜分别测量和表征了样品的比热容、分解温度及表面微观结构。结果表明,逐滴结晶法是最佳的结晶方法,在450~470 ℃范围内,该法制备的复合熔盐纳米流体的比热容与基盐相比提高了40.59%~44.88%,分解温度高达806.90 ℃,是良好的高温蓄热介质。熔盐在纳米颗粒诱导下形成棒状纳米结构,比表面积和比表面能明显增大,从而使熔盐纳米流体的比热容显著提高。     

跨季节蓄热太阳能供热系统的技术进展

跨季节蓄热太阳能系统可为区域建筑提供生活热水用热和冬季采暖用热,供热量可占用户热量总需求的一半以上,欧美等国已经建成多个实际工程。介绍了跨季节蓄热太阳能集中供热系统及四种蓄热装置,给出了太阳能供热系统的评价指标,总结了国内该领域的研究现状,提出进一步有待研究的问题。     

熔融盐传热蓄热及其在太阳能热发电中的应用

一、熔融盐及其特性熔融盐是盐的熔融态液体,通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体,广义上的熔融盐还包括氧化物熔体及熔融有机物,表1列出了构成熔融盐的主要元素。除了表1提到的单一无机盐外,将同一类熔融盐按照一定比例混合,或者将不同种类的熔融盐按照一定的配方混合,可以形成多种新型混合共晶熔融盐。     

能量桩群储热温度场模拟研究

能量桩储热技术是以太阳能和混凝土桩作为复合热源的热泵系统,在混凝土桩内部埋设换热管,利用太阳能集热板将热量通过混凝土桩中的换热管储存在土壤中。本文采用柱热源模型对桩群进行180天的连续储热过程模拟计算,对地下土壤温度场进行分析,得出4 m的桩间距下,能量桩间的储热相互影响较小,效果较佳。     

直接吸收式太阳能集热系统研究综述

对直接吸收式太阳能集热系统及其所用集热介质的研究现状进行了综述。用于直接吸收式太阳能集热系统的集热介质主要有黑色液体、气-固或液-固悬浮体系、熔盐及其三者的相互混合物。在直接吸收式太阳能集热系统中,由于集热介质既是吸热材料也是传热材料,因此,要求集热介质应具有吸收率高、稳定性好、热导率高、与容器相容性好等性能,但是目前传统的集热介质都存在较多的不足,难以推广应用。提出了使用纳米流体作为新一代直接吸收式太阳能集热介质,并对其进行了初步实验,得到了较好的效果。     

Sustainable Thermal Energy Batteries from Fully Bio-Based Transparent Wood

The sustainable development of functional energy-saving building materials is important for reducing thermal energy consumption and promoting natural indoor lighting. Phase-change materials embedded in wood-based materials are candidates for thermal energy storage. However, the renewable resource content is usually insufficient, the energy storage and mechanical properties are poor, and the sustainability aspect is unexplored. Here a novel fully bio-based transparent wood (TW) biocomposite for thermal energy storage, combining excellent heat storage properties, tunable optical transmittance, and mechanical performance is introduced. A bio-based matrix based on a synthesized limonene acrylate monomer and renewable 1-dodecanol is impregnated and in situ polymerized within mesoporous wood substrates. The TW demonstrates high latent heat (89 J g⁻¹) exceeding commercial gypsum panels, combined with thermo-responsive optical transmittance (up to 86%) and mechanical strength up to 86 MPa. The life cycle assessment shows that the bio-based TW has a 39% lower environmental impact than transparent polycarbonate panels. The bio-based TW holds great potential as scalable and sustainable transparent heat storage solution.     

新型布雷登塔式太阳能热发电系统

太阳能热发电通常以水工质吸热作为第1代,以熔盐吸热作为第2代,以空气、超临界二氧化碳或固体粒子作为介质的布雷登循环系统称为第3代太阳能热发电系统。通过采用空气或陶瓷粒子作为吸热介质,采用干热存储介质（如耐火砖和陶瓷材料等）进行规模化储热,能提高系统效率和降低成本,系统的储热能力可保证电站在任何时候都按照电网调度要求发电。采用标准化模块设计,通过工厂化制作,使电站设计、设备生产、安装、调试和运行都大为简便,储存的热量可用于食品加工、干燥、农业应用等。根据美国能源部的研究,具有储热功能的模块配备小型燃气型透平可实现快速启停,改善电网电压和频率质量。     

Long-term heat storage with NaOH

To reach high solar energy fractions for building heat supply, several seasonal thermal storage techniques have been developed and tested so far. Besides ground storage techniques, thermo-chemical techniques with high heat storage capacity and virtually no heat losses in the storage state are most promising. This paper deals with closed sorption systems and focuses on the concept with sodium hydroxide (NaOH)-water as the working pair. In an experimental prototype system setup, vapor pressure and boiling temperatures of highly concentrated sodium lye, as well as heat charge and discharge processes of the storage under low-pressure conditions were analyzed or verified. The storage capacity is limited by the temperature levels of the produced heat and by the solidification of the NaOH lye. The results for the single-stage prototype show that for charging the storage, solar heat input at 150 °C is needed, and that, compared to conventional water storage, the system-volume-related heat capacity could be increased by a factor of 6 for low-temperature space heating (40 °C) and by a factor of 3 for domestic hot water supply (65-70 °C). Future systems shall be built as a double-stage system in one integral vacuum container, containing solution tanks, heat exchangers, piping, and pumps.     

相变储能材料及其应用研究进展

人类在面临化石能源枯竭的同时,对能量的利用率依然还停留在较低的水平。因此,在大力发展新能源的同时,着力研发节能环保新材料新技术具有十分重要的意义。相变材料(phase-change materials,PCM)是一种节能环保的储能材料,它在蓄热与温控等领域具有大规模商业应用的潜力。本文首先对相变储能材料的基本特征、工作原理以及分类等方面作了简要的介绍;并就相变储能材料在温控与蓄热等领域的应用与发展情况进行了具体的分析,指出了PCM的性能是制约其深入广泛应用的主要技术障碍。在此基础上,详细评述了PCM存在的主要问题以及针对这些问题开展的相关研究工作和最新发展动态,指出通过功能复合等新技术优化材料性能、设计新材料体系、拓展新的应用领域将是相变储能材料未来的主要发展方向。     

无机盐/陶瓷基复合相变蓄热材料的研究

无机盐/陶瓷基新型复合相变蓄热材料既具备了显热蓄热材料和潜热蓄热材料的长处,又克服了两者的不足,具有能快速放热和快速吸热、蓄热量大、直接换热、定形等特性.综述了国内外无机盐/陶瓷基复合储能材料的研究现状,介绍了无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的蓄热原理、组分选择和制备工艺等,总结了其存在的问题,并提出了一些解决问题的看法,展望了今后的研究趋势.     

氨蒸气压缩高温热泵系统研究现状

高温热泵是解决冷热双利用、实现节能减排的重要方法.由于工质使用的限制,自然工质成为研究的重点,氨作为自然工质,具有优良的热力性能.本文通过热力计算对氨和其它常用热泵工质进行了性能对比分析,并对氨蒸气压缩式高温热泵进行了综述,发现氨在80～95℃范围内综合性能最佳,适合用于60～110℃高温工况.同时本文基于单级压缩热泵...