《壓力延滯滲透系統的傳質及熱力最佳化研究》是依託華中科技大學，由黃素逸擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：壓力延滯滲透系統的傳質及熱力最佳化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃素逸
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鹽差能作為一種清潔的、可再生的、量巨大的能源日益受到科學家們的關注；據統計，我國沿海鹽差能源的蘊藏量為1.25+E11W，此等能源假如為我們所用，則其意義非常地深遠。鹽差能現在在國內外均處於理論與實驗研究的階段，國外對此能源研究利用較多，其著重關注於半透膜的性能，鹽水濃度的選擇，能流密度以及鹽差能發電系統的效率問題。由於鹽差能是兩種不同濃度的溶解液之間自由能存在差別，使得其互相運動達到平衡而產生的能量，因此這個過程必然伴隨有物質的傳遞。本項目通過分析壓力延滯滲透系統膜的傳質機理，建立理論模型。結合淡水的清潔處理內容，與滲流傳質機理相結合，最佳化壓力延滯滲透系統，使其保持各項性能高，使用壽命長的特點。此外，通過理論研究所得的理論模型，可通過購置商業膜搭台架進行實驗驗證，通過實驗的輔助來修正已經研究出的理論。
結題摘要
在世界範圍內節能減排的大背景下，鹽差能作為一種新型的可再生海洋能源，受到各國特別是歐洲國家越來越多的關注。基於半透膜的壓力延滯滲透系統（PRO）是目前提取鹽差能的主要研究熱點之一。本項目重點研究了PRO系統傳統的Leob循環的熱力學特性，提出多級壓力循環方式，新的循環與Leob循環相比有更高的效率，可以從等量的鹽差能提取為更多的有用功。基於不可逆熱力學的滲透模型（以K-K方程為代表）主要適用於巨觀尺度，而PRO系統需要使用的正滲透膜的膜孔為納米和亞納米級，接近細胞水通道蛋白（AQP）的孔徑尺度. 將巨觀滲透模型直接套用於微尺度時，會得到一些與實驗相違背的結論。鑒於此，經過幾次失敗的嘗試後，我們開發了新的可以套用於微尺度的滲透模型。該模型與相關的實驗結果吻合得很好。新模型描述了納米及亞納米級別的傳質特性，有助於設計具有更優性能的半透膜。此外，紅細胞上原位AQP1和非洲角蟾卵母細胞異源的AQP1之間的滲透性能差異一直是困擾生物學家的謎題，而新模型成功揭示了產生兩者性能差異的原因，並為進一步弄清AQP的調控的動力學機制提供了工具。
