《新型快速充放納米熱儲存複合材料的構築與性能研究》是依託上海交通大學，由陶鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型快速充放納米熱儲存複合材料的構築與性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陶鵬
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為提高對可再生能源太陽能的利用效率和克服傳統基於熱傳導機制的有機熱儲存材料充放熱速率慢的缺點，本項目擬通過向有機矽油儲熱材料中添加表面修飾的金屬納米粒子並調控其自組裝和分散狀態，開發基於金屬納米粒子光熱效應的能快速充放熱的新型太陽能熱儲存複合材料。通過在金屬納米粒子表面嫁接混合的長短鏈，提高其與有機矽油基體相容性，並通過改變表面修飾結構和參數來研究不同形貌不同尺寸的金屬納米粒子在有機矽油中的自組裝機理，製備出能最大程度吸收太陽光的複合材料。利用紅外相機、熱電偶和掃描熱原子力顯微鏡等手段研究納米熱儲存材料在不同尺度上的光熱轉換行為，測量複合材料的熱儲存效率，揭示複合材料的熱儲存機制。通過向複合材料體系中引入高導熱率納米粒子並在基體內形成導熱通道，提高複合材料放熱速率。通過最佳化複合材料的參數和工藝，製備出能快速充放熱的高效太陽能熱儲存複合材料。
結題摘要
太陽能熱儲存能克服太陽光照間歇性、能量密度低等缺點，是發展和利用高效太陽能光熱技術的關鍵。當前太陽能熱儲存依靠從集熱塗層向儲熱材料的熱傳導方式進行儲熱。然而，儲熱材料的低導熱率嚴重地限制了熱儲存速率。本項目提出了基於納米材料光熱轉換效應的直接太陽能光熱儲存，大幅提升了太陽能光熱儲存的速率，而且最大程度地保留了儲熱材料優良的物理性能，包括儲熱容量、流動性、加工性等。我們開發了一整套方案成功地製備了能夠穩定分散的矽油基納米儲熱流體，實現了110攝氏度下穩定的太陽能光熱儲存。進一步地，我們通過製備兼具磁回響和光熱轉換的四氧化三鐵-石墨烯複合光熱材料與有機石蠟進行複合，通過引入外加磁場調控納米材料的動態分布，進一步加快了太陽能光熱儲存速率。通過物理建模，全面地揭示了新型儲熱的物理機制，分析了影響儲熱性能的因素。此外，本項目還探索了基於界面蒸發的高效太陽能光熱利用，套用于海水淡化、污水淨化等領域，製備了基於氣液相變的熱能傳輸裝置，為將來構建高效太陽能光熱利用系統奠定基礎。
