工作温度对高温碳酸熔盐热物性的影响

熔融盐由于具有工作温度高、蒸气压力低、热稳定性良好等优势,在集中式太阳能热发电系统中可作为传热和蓄热工质。工作温度对熔盐的传热蓄热性能具有显著影响。本文利用分子动力学模拟方法研究了温度对二元混合碳酸盐(K₂CO₃:Li₂CO₃=38.0:62.0,摩尔分数)热导率、黏度、比热容及热扩散系数的影响。结果表明,随着温度升高,熔盐的热导率和黏度均降低,比热容和热扩散系数均增加。进一步分析径向分布函数发现,温度升高导致离子间距变小,熔盐结构变得更为紧凑,使得热导率和黏度均下降。温度越高,离子间碰撞越剧烈,因而能传输更多的热量导致热扩散系数增大。本文对高温熔盐热物性的研究可为光热发电蓄热技术发展提供指导。     

新型三元氯化物熔盐材料的设计及热稳定性研究

为了满足规模化太阳能热发电高温传热蓄热和工业余热回收利用的要求,分析并设计了NaCl-CaCl_2-MgCl_2三元熔盐体系作为传热蓄热介质。在已有的二元相图的基础上通过共形离子溶液(conformal ionic solution,CIS)模型模拟计算获得计算相图,根据计算相图所预测的低共熔点配比制样,采用热重差热联用分析仪(TG-DSC)对样品的熔点、相变潜热进行了表征,采用高温静态法对熔盐的稳定性进行了初步分析。结果表明:计算相图预测的低共熔点(424℃)与测试结果(428.5℃)基本一致,该熔盐相变潜热高达到191.7 J/g,熔盐在低于600℃下较稳定,适合作为高温潜热蓄热材料。研究为氯化物熔盐相图和热物性提供了宝贵的数据。     

新型低熔点熔盐黏度的实验研究

熔盐因其具有广泛的使用温度范围,低蒸气压,大热容量,低黏度,良好的稳定性,低成本等诸多特性已成为聚光太阳能热发电中颇有潜力的传热蓄热介质。准确的熔盐热物性对于太阳能发电过程中介质的传热蓄热性能有重要影响。其中熔盐黏度作为重要的热物性之一,对于提高传热效率和降低流动阻力具有决定作用。本文利用研制的高温黏度测量仪对水和HITEC盐的黏度温度特性进行了实验研究,实验结果与文献数据具有较好的一致性,证明了该高温熔盐黏度仪的可靠性。为了降低混合熔盐的熔点,改进其热物性能,本文对Solar Salt进行改性研究,得到两种新型低熔点混合熔盐,并测定得到了黏度温度特性曲线。结果表明,改性后的高温熔融盐黏度有所降低,有利于降低太阳能热发电熔盐传热管路系统的阻力和成本。     

Eu3+掺杂5Li2O-1Nb2O5-5TiO2发光陶瓷的制备及性能研究

以Li₂CO₃、Nb₂O₅、TiO₂和Eu₂O₃为原料,采用固相法制备Eu³⁺掺杂的5Li₂CO₃-1Nb₂O₅-5TiO₂（LNT）发光介质陶瓷。通过密度、XRD和荧光光谱测试,对0.2%（质量分数）Eu₂O₃掺杂的陶瓷片进行性能表征。结果表明：1 120℃烧结致密的陶瓷片,其晶相结构为“M-相”与Li₂TiO₃两相复合构成;在400 nm的近紫外光激发下,样品有较强的橙光（592 nm）和红光（615 nm）发射,分别属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₁的磁偶极跃迁和⁵D₀→⁷F₂的电偶极跃迁。     

阴极修饰层对 SubPc/C60 倒置型有机太阳能电池性能的影响

采用Cs₂CO₃, 石墨烯(graphene):Cs₂CO₃混合材料和 ZnO 纳米颗粒作为阴极修饰材料, 研究了不同阴极界面修饰层对基于SubPc/C₆₀的倒置结构的有机太阳能电池性能的影响. 结果表明: 引入适当厚度的阴极修饰层, 可以提高器件的性能和稳定性; 尤其是基于Cs₂CO₃以及graphene:Cs₂CO₃混合阴极修饰层的光伏器件, 能量转换效率(PCE)提高了2倍; 同时, 采用ZnO纳米颗粒作为阴极修饰层的器件, 开路电压(V_OC)达到0.89 V, 并且器件的PCE 提高了4倍多. 此外, 不同电极修饰材料和倒置结构的引入可以有效防止器件串连电阻的升高, 从而提高器件的稳定性. 关键词： 倒置型 阴极修饰层 有机太阳能电池 稳定性     

Zr掺杂形式对钨电子发射材料组织性能的影响

采用中频感应加热烧结方法制备了W-1.5%La₂O₃-0.1%Y₂O₃-0.1%ZrO₂和W-1.5%La₂O₃-0.1%Y₂O₃-0.08%ZrH₂电子发射材料,烧结样品的致密度约为95.5%。热电子发射测试结果表明,添加氢化锆的热电子发射材料样品的零场发射电流密度大于添加氧化锆的样品,分析认为是添加的氢化锆在烧结时,发生分解,生成活性的Zr可以捕获钨晶界中的杂质氧,净化晶界,从而提高了电子发射;维氏显微硬度表明添加氢化锆样品的硬度高于添加氧化锆的样品,分析表明是氢化锆的添加有效改善了钨晶粒之间的结合性,提升了钨电子发射材料的硬度。利用SEM,EDS,XRD、金相显微镜等表面分析设备对样品进行了表征,样品结构显示添加氢化锆与添加氧化锆相比,不仅钨晶粒尺寸由13.63 μm降至11.63 μm,而且稀土相尺寸由1.87 μm降至1.66 μm,这种组织结构的变化有利于电子发射。     

改性CaCl2·6H2O混合相变蓄热材料的制备与特性

选用碳素材料(C)石墨(Gr)、石墨烯纳米片(GnPs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和SrCl_2·6H_2O (SCH)为改性剂添加至无机相变材料CaCl_2·6H_2O (CCH)中,制备出不同质量分数碳素材料的无机混合相变蓄热材料C/0.2%SCH/CCH,并表征混合相变材料性能。结果表明:混合相变材料液态导热系数随碳素材料质量分数增加均呈线性提高,其中2.0%石墨烯纳米片可将导热系数提高69.35%;XRD谱图表明碳素材料、SrCl_2·6H_2O和CaCl_2.6H_2O之间的混合都为物理作用;DSC结果显示随碳素材料质量分数增加,相变潜热逐渐降低;质量分数4.0%Gr、2.0%GnPs和2.8%MWCNTs将0.2%SCH/CCH 的放热时间分别减少了 18.0%、41.9%和 12.8%;4.0%Gr/0.2%SCH/CCH、2.0%GnPs/0.2%SCH/CCH 和2.8%MWCNTs/0.2%SCH/CCH在经历100次加速热循环实验后,相变潜热分别降至186 J/g、189 J/g和183 J/g左右,仍满足蓄热要求,混合相变蓄热材料具有良好的热循环稳定性。     

混合碳酸盐的改良配制及其热物性分析

不同质量配比的6种为了开发用于太阳能高温热发电的热物性能更好的混合熔盐,本文通过添加Additive对三元碳酸盐进行改良配制,并采用差示扫描量热法和热重法测量了混合熔盐的熔点、初晶点、分解温度和比热容等热物性能。结果表明,添加Additive可使三元碳酸盐的熔点显著降低;优选混合熔盐的熔点和初品点分别降低到322.8℃和359.3℃,其分解温度维持在810℃,基于所测比热容计算的显热其热成本也相对三元碳酸盐有所降低。     

Nd-Ni二元系合金相图

本文用X射线衍射和差热分析方法测定了Nd-Ni二元系合金相图。在此二元系中观察到如下八个金属间化合物:Nd₃Ni(熔点为590℃),Nd₇Ni₃(熔点为616℃),NdNi(熔点为780℃),NdNi₂(940℃分解),NdNi₃(1030℃分解),Nd₂Ni,(1234℃分解),NdNi₅(熔点为1420℃)和Nd₂Ni _关键词：     

GeO2含量对掺铒锗碲酸盐玻璃物性和光谱特性的影响

本文研究了x GeO₂-(70-x)TeO₂-5K₂O-5Na₂O-10Nb₂O₅-10ZnO-0.2Er₂O₃(x=0,10, 25, 50, 70(摩尔百分数))玻璃的物性和光谱特性，讨论GeO₂含量对锗碲酸盐玻璃物性和光谱特性的影响.研究发现：GeO₂的加入提高了碲酸盐玻璃热稳定性， 关键词： 锗碲酸盐玻璃 玻璃热稳定性 荧光     

GeSe2-Sb2Se3-CsCl玻璃的光学性质与析晶动力学研究

采用熔融淬冷法制备了20GeSe₂-（80-x）Sb₂Se₃-xCsCl（x=2,4,8,10 mol%）硫卤玻璃系统,测试了样品在可见至中远红外区域的透过光谱,研究了硫卤玻璃中CsCl对玻璃短波吸收限的影响;并测试了典型的20GeSe₂-76Sb₂Se₃-4CsCl样品在不同升温速率下的DTA曲线,利用非等温方法研究了其析晶动力学; 关键词： 硫卤玻璃 非等温过程 析晶动力学     

金属有机骨架复合体的相变热特性测试

本文对SA/Cr-MIL-101-NH_2复合相变材料进行了结构的表征及测试,采用Hotdisk法热常数分析仪测量热导率,通过比较法测量得到其比热容,并由差示扫描量热仪测量复合材料的相变特性,采用伪超临界路径方法模拟了SA在受限空间内的相变过程。研究结果表明:质量分数为70%的SA/Cr-MIL-101-NH_2复合材料热导率相比于纯SA提升了64.8%,增强了整个材料的传热性能,复合材料的比热容、熔点、潜热均随着负载量的增大逐渐增大,但均小于块材SA,质量分数为70%的复合材料潜热达到115.53 J/g,保证了材料的蓄热性能;模拟得到受限空间内SA的回转半径小于自由空间,链段柔韧性增强,导致其熔点降低。     

V2CO2MXene从CO2/N2混合气体中选择性吸附CO2的第一性原理计算

二氧化碳作为温室气体中最重要的组成部分,其含量的变化将直接影响全球气候变化,在燃烧后气体中选择性捕获CO₂,对减缓因CO₂浓度过高引发的环境问题具有十分重要的意义.本文采用第一性原理计算的方法,研究了V₂CO₂ MXene材料对CO₂的选择性吸附性能.首先研究了不同官能团V₂CT_X MXene材料的结构和性质,发现V₂CO₂具有良好的稳定性.后研究了V₂CO₂对CO₂的吸附行为,结果表明,当CO₂被水平吸附时,V₂CO₂对CO₂气体分子的吸附能力较强且均满足在高性能吸附剂表面吸附CO₂的理想值(-0.42 eV-0.82 eV),可以适用于探测/捕获CO₂气体分子.此外,进一步研究了相同条件下V<...     

低熔点混合硝酸盐相变传热过程研究

为得到混合熔盐在单罐蓄热系统内的相变传热规律,本文针对具有低熔点的四元混合硝酸盐展开研究,采用VOF与焓-多孔介质耦合模型对底部加热条件下蓄热单元内相变材料(PCM)的相变蓄热过程进行模拟,并利用实验进行验证。结果表明:相变过程中罐内出现明显温度分层现象,固液界面出现波动。蓄热单元中所产生的自然对流强弱直接影响热量传递,同时固液相界面的位置决定自然对流的发展。本文研究结果对相变材料的高效利用与单罐蓄热系统的优化提供理论依据。     

高温填充床蓄热过程传热特性的实验研究

高温蓄热是太阳能热发电、高温热利用等的重要组成部分.本文建立了高温填充床蓄热系统实验装置,采用高温三元熔盐作为传热流体介质,分别采用陶瓷球颗粒和相变球颗粒作为填充材料对蓄热系统进行了实验研究,对蓄热系统进行了整体性能测试.分别得到了显热蓄热和相变蓄热过程中不同时刻、不同测点的温度变化和蓄热量的变化规律,可为蓄热系统的设计提供实验参考.     

冷冻干燥法制备Li2O氚增殖剂陶瓷小球

以Li₂CO₃粉末为原料,采用一种冷冻干燥湿法工艺,制备出综合性能较好的Li₂O陶瓷小球。通过研究冷冻成形、煅烧、分解和烧结等工艺过程,优化了Li₂O陶瓷小球的制备工艺,并对获得的Li₂O陶瓷小球进行了性能表征。结果表明:冷冻成形制备的凝胶小球在650 ℃煅烧后可得到纯净的Li₂CO₃小球,再于真空条件下多步程序升温至720 ℃可制得主要相为Li₂O的小球,小球尺寸分布均匀,直径约为0.8 mm,平均晶粒尺寸为9 μm,于900 ℃高温烧结后小球的密度可达理论密度的69.5%。     

新型低密度短寿命铈单掺硼硅酸盐玻璃闪烁材料（英文）

硼硅酸盐玻璃在探测领域作为闪烁基质材料具有天然的优势。本研究基于应用需求制备了Ce³⁺离子掺杂硼硅玻璃闪烁材料60B₂O₃-6SiO₂-3Al₂O₃-5BaO-15Na₂O-10La₂O₃-1Sb₂O₃。基于密度和FT-IR光谱对玻璃的结构进行了分析,结果表明加入的Ce³⁺离子作为网络修饰体存在。吸收光谱显示该材料紫外吸收边均低于400 nm、光学带隙缩短至2.93 eV,这些因素都有利于提升Ce³⁺离子在基质材料中的发光特性。采用306 nm泵浦波长,该材料在372 nm处得到了最佳的发射光谱。光学碱度随着Ce³⁺离子浓度的增加而增加(0.539 2～0.541 7)的现象与发射光谱的红移结果相吻合。荧光寿命短至24.39 ns,与其他Ce³⁺离子掺杂玻璃闪烁...     

Bi2O3-B2O3-BaO玻璃的制备及其近红外发光性能的研究

采用高温熔融法制备了xBi₂O₃-50B₂O₃-(50-x)BaO玻璃, 测定了样品玻璃的近红外光区的发射谱、荧光寿命以及Raman光谱. 在808 nm波长光的激发下, 50Bi₂O₃-50B₂O₃二元玻璃中未观察到近红外发光; 随体系中BaO的加入, 当x为40, 45以及49时, 玻璃样品中观察到了近红外宽带发光现象; BaO含量进一步增加, 当x=10–30时, 近红外发光现象消失; 而当玻璃中Bi浓度很低时, 在0.5Bi₂O₃-50B₂O₃-50BaO及1Bi₂O₃-50B₂O₃-50BaO玻璃中发现了近红外发光现象, 且存在多个发光峰. 对铋离子近红外发光机理进行了初步的探讨.     

熔盐纳米流体比热容强化的研究

强化熔融盐的比热容对降低太阳能热发电的发电成本非常有利。采用两步水溶液法制备了以三元碳酸盐K_2CO_3-Li_2CO_3-Na_2CO_3(4:4:2质量比)为基盐,SiO_2(5 nm、10 nm、15 nm、20 nm、30 nm、60 nm)为添加剂的三元碳酸盐纳米流体,对其比热容进行了分析,并讨论了比热容提高机制。结果表明,添加小于30 nm SiO_2的熔盐纳米流体,除10 nm SiO_2,比热容提高量相当。而对于添加大粒径60 nm SiO_2的熔盐纳米流体的比热容的提高量明显的降低。此外,三元碳酸盐纳米流体的比热容在热循环30次内具有较好的稳定性。添加纳米颗粒后的三元碳酸盐纳米流体的分解温度仍高达853.9℃。三元碳酸盐纳米流体中产生的纳米结构可能是比热容提高的主要机制。     

Er3+掺杂的锗碲酸盐玻璃结构及光谱性能研究

采用熔融淬冷法制备了新型的Er³⁺/RE³⁺（RE³⁺=Ce³⁺,Tb³⁺）掺杂的GeO₂-TeO₂-Na₂O玻璃。测试了样品的差示扫描分析曲线、可见/近红外透过率、拉曼光谱、吸收光谱和1.53 μm发光光谱。研究发现适量的TeO₂对GeO₂的取代提高了玻璃的热稳定性,缩短了样品的吸收截止边。拉曼分析表明该系统玻璃有着宽广的红外透过范围。同时研究了980 nm激发下稀土离子（RE³⁺=Ce³⁺,Tb³⁺）的加入对Er³⁺掺杂的45GeO₂-45TeO₂-10Na₂O玻璃的光谱性能和能量传递的影响。发现随着Ce³⁺浓度增加大大地提高了1.53 μm的发光强度,CeO₂的最佳掺杂摩尔分数为0.1%,而Tb³⁺的共掺降低了1.53 μm的发光强度。可见Er³⁺/Ce³⁺掺杂的45GeO₂-45TeO₂-10Na₂O玻璃在C波段光纤放大器方面有潜在的应用前景。