面向储能技术的跨学科拔尖创新人才培养教学实践与探索

储能技术能够解决清洁可再生能源利用过程中存在的能量密度低、间歇性、波动大等问题,是促进我国乃至全球能源结构调整的关键技术.随着储能行业的快速发展,储能技术高水平人才的需求呈现井喷式增长.储能技术涉及动力工程及工程热物理、电气工程、材料科学与工程、化学工程与技术等学科的知识,具有较强的学科交叉性,从而给储能领域人才培养带来了很大的难度.针对储能技术高水平人才培养难和人才严重匮乏问题,中国矿业大学开展了面向储能技术的跨学科拔尖创新人才培养探索与实践,通过增设储能技术专业课,拓展学生跨学科的理论基础;建立交叉学科团队指导模式,充分发挥创新导师团队的正面引导作用;利用高水平储能创新平台反哺教学,实现储能交叉学科产教研协同育人.以上探索与实践取得了良好的效果,对储能行业拔尖创新人才的培养具有借鉴意义.     

热固性树脂基复合相变材料的制备及其储能强化研究进展

热固性树脂是一种能够在加热或辐射条件下发生交联反应而固化,逐渐硬化成型的树脂类材料,具有耐热性高,受压不易变形等优点,广泛应用于涂料、胶粘剂、电子封装等领域。现有研究表明,由于热固性树脂受热后的固化成型,可有效解决固-液相变材料相变储能过程中泄漏问题。本文从热固性树脂的分类出发,首次系统综述其在相变储能领域的应用研究现状,包括：(1)基于酚醛树脂封装的定型相变材料研究进展;(2)基于环氧树脂封装的定型相变材料研究进展;(3)双环戊二烯石油树脂在相变储能领域应用的可能性。同时,从制备时改性与废弃时处置回收的角度,对热固性树脂强化的相变储能复合材料未来研究重点和发展趋势进行了展望,旨在为拓宽热固性树脂在相变储能领域的应用范围提供有益参考,为制备性能优异的定型相变材料提供更多研究思路。     

基于相变材料的储热器及其传热强化研究进展北大核心CSCD

相变储热是具有广阔应用前景的储能技术之一,具有储热密度大、相变温度稳定等优点,但相变材料的热导率低制约了相变储热技术的发展。提升相变材料的热导率和储热器件的传热速率是有效的解决途径。针对相变材料热导率强化研究进展有大量综述,而对于储热器件层面的传热强化的总结较少,本文回顾了近10年国内外在储热器及其传热强化研究方面的进展。为适应不同应用需求,不同类型的相变储热器应运而生,根据储热器的工作模式和结构可以分为管壳式、填充床式、板式、热管式4类,本文系统地介绍了4类储热器的工作原理、优缺点以及强化传热研究,主要比较了结构优化后的储热器与传统储热器的传热速率和储/放热性能,结果指出对储热器的内部结构进行改进及拓展外部结构等方法能有效增加储热容量和储/放热速率,对于提高系统相变储热能力具有积极作用,分析表明后续的研究应该明晰储热器内部多相耦合传热机制,增强储热器对动态工况适应能力,拓宽应用范围。     

低温环境下电池热管理研究进展

动力电池作为电动汽车（Electric vehicle, EV）的重要组件,在低温环境下存在能量密度和功率密度下降等问题。为提高低温条件下动力电池的性能,需要合适的电池热管理系统。本文介绍了动力电池在低温环境下的放电特性,整理归纳了现有的各种电池加热方式,并综述了低温环境下电池热管理研究进展,对电池低温下热管理的进一步研究具有指导意义。     

基于液体介质的电动汽车动力电池热管理研究进展

电动汽车在节能减排上具有很大的潜力和优势,但其性能受动力电池的制约,而温度又会影响电池的安全和寿命。因此,为保证电动汽车的综合性能,需配置合理的电池热管理系统。由于液体冷却具有较好的降温效果,采用液体介质对电池进行热管理近年来逐渐引起重视。本文介绍了基于液体介质的电池热管理基本原理,综述了液体介质应用于电池热管理的研究进展,并重点介绍了新型热管在电池散热方面的应用,同时指出了目前液体介质冷却电池时存在的一些问题。     

脉动热管强化传热及其应用研究进展

脉动热管作为一种新型热管技术,由于其结构简单、传热性能好以及环境适应性强等优点,在热管理、太阳能集热、余热回收等热传输领域都极具应用潜力。高热通量器件、热能的利用和回收等领域的快速发展,对传热装置的传热性能和工况适应性提出了更高的要求。为进一步强化内部两相流传热以及适应不同工况,结构多样的新型脉动热管应运而生。针对新结构脉动热管的研究进展,主要从强化传热性能的内部结构优化、适应不同应用需求的外部新结构及新结构脉动热管的应用研究三个方面进行总结。后续的研究应该在明晰运行机制的基础上,设计出通用性的新结构脉动热管。     

大功率锂离子动力电池组散热特性数值模拟

大功率锂离子动力电池具有较高的功率密度和能量密度,在纯电动汽车和混合动力汽车中具有很大的应用价值。本文采用数值模拟的方法,建立了大功率非均匀产热动力电池组三维模型,模拟分析了基于空气单向流动冷却和往复流动冷却的LiFePO₄动力电池组（4 × 6）的散热性能。结果表明,对于大功率电池正负极产热不均匀的情况,为了降低电池模块的局部温差,电池采用正负极交叉式排列组合是必要的;随着入口风速的增大,角度大小对散热性能的影响增大;周期较长时的往复通风方式不利于减小电池组局部温差,甚至在长时间内会增加局部温差。     

两亲性纳米流体太阳能重力热管传热性能研究

针对石墨烯/水纳米流体的分散不稳定问题,采用化学方法制备了不含表面活性剂的改性石墨烯/水两亲性纳米流体,研究了以改性石墨烯/水两亲性纳米流体为工质的太阳重力热管在不同加热功率、安装角度和浓度下的热性能。结果表明,与去离子水相比,两亲性纳米流体可以降低热管的启动温度。在实验加热功率范围内,当加热功率相对较小时,两亲性纳米流体热管的热阻明显低于去离子水;随着加热功率的增加,热阻差异可以忽略。当安装角度相对较小时,其对蒸发段传热能力影响较大。当加热功率为20 W,纳米流体质量分数从0.1%增加到0.6%时,蒸发段传热系数下降了54.7%;当加热功率为40 W,纳米流体质量分数从0.1%增加到0.6%时,蒸发段传热系数下降了48.9%。     

多孔二氧化钛强化的相变材料储热机理研究

相变材料在热能存储技术中的应用往往受到形状不稳定、低导热等限制。基于钛酸四丁酯的水解反应,通过一步法原位合成了基于二氧化钛的新型定型相变材料。相变材料的定型过程无须任何固化剂和有机溶剂,且无任何污染排放。此外,定型相变材料表现出理想的形状稳定性和防泄漏性能,并具有较高潜热（115 J/g）。进一步研究发现未完全干燥的样品（SP）出现异常的双峰相变行为。以干燥时间为变量,通过对SP进行质量损失测试、组分分析等研究后发现,SP中残留的非石蜡液相物质和二氧化钛的协同效应促进了（110+111）晶体结构的生长,从而增大了结晶过程中石蜡的平均晶面间距,进一步导致被封装的石蜡结晶过程中（110+111）晶面与020晶面比例失衡,最终在差示扫描量热法（DSC）曲线中出现异常的双峰相变现象。     

折流式动力电池液冷板流动传热性能强化

发展新能源汽车是助力“双碳”战略的有效措施之一,动力电池的热安全和热衰减问题制约了新能源汽车的发展。针对这一问题设计折流式动力电池液冷板,研究结构参数对其流动传热特性的影响,对比不同局部连通方式的优化效果。结果表明,折流板长且多的冷板具有更好的综合换热性能,局部连通结构能够同时提升折流式冷板的综合换热性能和温度均匀性,增加连通口数量及最后连通口与流道拐角的距离能够进一步提升优化效果,最大分别可提升25.62%和7.84%。