储能科学与技术

中低温相变蓄热的研究进展

徐治国, 赵长颖, 纪育楠, 赵耀

2014 (3): 179-190. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.001

摘要 ( 867 )

PDF(13903KB) ( 418 )

相变蓄热技术由于蓄热密度大,温度恒定,在国内外得到广泛的研究与应用,尤其在能源供给不连续的情况下,应用的尤其广泛.相变储热系统作为解决能源供应时间与空间矛盾的有效手段,是提高能源利用率的重要途径之一.本文从相变材料的选取,相变过程数值模拟,相变蓄热装置3个方面对中低温相变蓄热的研究进行了综述.首先介绍了中低温相变材料的种类及其循环稳定性,导热能力强化,其次总结了适用于中低温相变蓄热的数值模拟方法和理论,然后介绍了不同的相变储热器,最后指出了中低温相变蓄热的研究目标和方向.

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独立熔盐蓄热电站技术及其评价

吴玉庭, 任楠, 马重芳, 刘斌

2014 (3): 191-196. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.002

摘要 ( 517 )

PDF(5704KB) ( 597 )

储能电站可解决可再生能源间歇性和不稳定性的问题,满足常规电力系统和区域能源系统效率,安全性和经济性的迫切需要.本文提出了一种新的蓄热电站技术----独立熔盐蓄热电站,进行了独立熔盐蓄热电站原理的介绍,概念设计和技术经济评价.结果表明:独立熔盐蓄热电站初期投资很低,仅为6152.88元/kW,投资回收期短,在3年以内.独立熔盐蓄热电站占地面积小,可建在城市中实现热电联供,总能效率可由单纯发电的30%提高到80%以上.

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相变蓄热单元性能强化的数值研究

刘永坤, 陶于兵, 唐宗斌

2014 (3): 197-202. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.003

摘要 ( 499 )

PDF(4883KB) ( 575 )

建立了考虑液态相变材料自然对流的壳管式相变蓄热单元的三维模型,数值分析了自然对流对相变蓄热过程的影响.对比研究了外侧强化传热管和双侧强化传热管对相变蓄热单元蓄热性能的强化效果.结果表明,液态相变材料的自然对流,会引起固-液界面分布不均匀现象,采用外翅片管可以有效削弱这一现象;采用外侧强化传热管和双侧强化传热管,都可以缩短相变材料完全熔化以及整个蓄热过程所需时间.与采用光管时相比,采用外侧强化传热管时,完全熔化时间减少了18.0%;采用双侧强化传热管时,完全熔化时间减少52.5%.可见,采用带有外翅片的强化传热管,不仅可以削弱自然对流引起的固-液界面不均匀性问题,而且可以强化相变蓄热单元的蓄热性能.

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相变材料微胶囊研究现状及应用

杨超, 张东, 李秀强

2014 (3): 203-209. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.004

摘要 ( 836 )

PDF(8395KB) ( 380 )

相变材料微胶囊很好地解决了相变材料的使用问题.本文介绍了制备微胶囊可采用的芯材和壁材以及它们的优缺点,介绍了相变材料微胶囊化的几种常用方法:原位聚合法,界面聚合法,复凝聚法,悬浮聚合法,喷雾干燥法;总结了相变材料微胶囊在建筑,热流传导,纤维纺织,军事伪装,电子器件冷却等领域的应用;指出了相变材料微胶囊以后的研究目标和方向.

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膨胀石墨基复合相变储能材料的研究进展

王淑萍, 徐涛, 高学农, 方晓明, 汪双凤, 张正国

2014 (3): 210-215. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.005

摘要 ( 904 )

PDF(6675KB) ( 712 )

膨胀石墨基复合相变材料具有导热系数高,储能密度大以及相变过程无液体泄漏等优点,是近年来储能科学领域的研究热点.本文探讨了应用于储热系统的相变材料的性能及分类,并对膨胀石墨及其复合相变材料的制备方法进行了简要分析,最后综述了石蜡类,脂肪酸类,共晶混合物类,聚乙二醇以及乙酰胺等膨胀石墨基复合相变材料的国内外研究进展.

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锂电池百篇论文点评(2014.2.1--2014.3.31)

林明翔, 陈彬, 王昊, 闫勇, 徐凯琪, 唐代春, 董金平, 孙洋, 刘燕燕, 贲留斌, 黄学杰

2014 (3): 216-226. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.006

摘要 ( 508 )

PDF(12629KB) ( 418 )

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,我们以"lithium"和"batter*"为关键词检索了Web of Science从2014年2月1日至2014年3月31日上线的锂电池研究论文,共有1203篇,选择其中100篇加以评论.层状氧化物正极材料的研究主要集中于包覆等表面层改性对材料充放电循环寿命的影响,也有对材料表面结构的分析研究,高电压的尖晶石结构LiNi_0.5M_1.5O₄材料主要研究了掺杂和表面包覆的作用,磷酸铁锂的研究主要是关于材料制备的.高容量的Si基负极材料一直是研究的热点,碳材料与Ge,Sn等复合负极材料,固态电解质,电解液添加剂,锂空电池,锂硫电池的论文也有多篇.理论模拟工作包括Si负极材料嵌锂研究和正极材料的动力学过程研究,除了这些以材料为主的研究之外,针对电池的原位分析,电池模型,电池制造技术的研究论文也有多篇发表.

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化学热泵系统在储热技术中的理论与应用

宋鹏翔, 丁玉龙

2014 (3): 227-235. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.007

摘要 ( 717 )

PDF(7975KB) ( 426 )

化学热泵是高效,环保的新型能源技术,在余热回收,储热,可再生能源等领域具有广泛的应用前景.本文综述了化学热泵系统的一般理论和在储热技术中的应用,介绍了化学热泵系统技术在反应与工质对选择,传热强化以及工业研究与应用等方面的发展.

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大容量热化学吸附储热原理及性能分析

李廷贤, 李卉, 闫霆, 王如竹

2014 (3): 236-243. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.008

摘要 ( 665 )

PDF(6935KB) ( 329 )

储能技术是提高能源利用效率的一种有效手段,可有效调配能量供给与需求在时间,空间和强度上的匹配关系,传统显热储存技术和相变潜热储存技术的储热密度一般在100~200 kJ/kg,储热能力较低不利于规模化应用.本工作提出一种基于固-气化学反应的大容量热化学吸附储热方法,利用吸附工质对在化学反应过程中热能与化学吸附势能的相关转化实现热量的储存和释放,具有高效储热的显著优点.采用4种典型温区的吸附储热工质对为例进行了热化学吸附储热热力循环特性及工作性能的理论研究,在此基础上对不同温区吸附储热工质对(50~280 ℃)的热化学物性参数,储热温度,储热密度进行了分析比较,以期实现不同温度品位的热量储存.结果表明:热化学吸附储热技术的反应盐储热密度高达2000 kJ/kg以上,其储能密度约为传统显热储存技术和相变潜热储存技术的10~20倍,是一种具有发展潜力的大容量,高性能储热方法,该新技术可为规模化工业储热应用及太阳能等可再生能源的高效利用提供技术支撑.

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混凝土储热块在太阳能采暖系统中的特性

王艳, 菅泳仿, 白凤武, 田斌守, 李洋

2014 (3): 244-249. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.009

摘要 ( 384 )

PDF(5139KB) ( 473 )

随着能源需求的不断增长,推进可再生能源的发展成为现今能源领域的一大主题.本工作对可用于太阳能采暖的中低温混凝土储热块的传热特性展开了实验研究.通过研究尺寸为1.2 m×1.92 m×4 m的混凝土储热块在一定时间内流体及混凝土储热块内温度的变化,分析了中低温混凝土储热块的充放热特性.实验结果表明,当采用太阳能集热器提供的热水对混凝土储热块充热时,经过6 h的充热,混凝土储热块的温度从31.5 ℃升高到65 ℃,水的进出口平均温差达到10 ℃.放热过程中,混凝土储热块能提供8 h ,温度为45 ℃左右的热水供建筑采暖所需.通过实验研究,验证了在太阳能采暖系统中可以利用中低温混凝土储热块的传热特性来进行热量的存储,提高可再生能源的利用率.

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不同二维纳米填料对复合相变材料导热系数的影响

丁晴, 方昕, 范利武, 徐旭, 俞自涛, 胡亚才

2014 (3): 250-255. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.010

摘要 ( 600 )

PDF(9536KB) ( 212 )

为了探究两种不同二维纳米填料对复合相变材料导热系数的影响,分别制备了以石墨烯纳米片和六方氮化硼纳米片为填料的石蜡基复合相变材料.采用瞬态平面热源法在20 ℃时测量了不同添加量下复合相变材料的导热系数.结果显示,石蜡基复合相变材料的导热系数随纳米填料添加量近似线性增长;六方氮化硼纳米片对复合相变材料导热系数的提升远低于石墨烯纳米片.此外,利用基于有效介质模型的预测公式与试验值进行了比较,计算发现形状,大小和导热系数相近的两种纳米材料,六方氮化硼纳米片的界面热阻却高出石墨烯纳米片两个数量级,是后者具有更显著强化效果的原因之一.

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碳纳米管水悬浮液过冷度及非等温结晶过程

王晓, 候鉴峰, 吴雨越, 范利武, 徐旭, 俞自涛, 胡亚才

2014 (3): 256-261. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.011

摘要 ( 561 )

PDF(8166KB) ( 232 )

采用添加碳纳米管形成悬浮液的方法可以有效地提高基液的导热系数,碳纳米管的存在还将对悬浮液的固液相变行为产生可观的影响.利用差示扫描量热仪对低浓度碳纳米管水悬浮液的过冷度进行了非等温结晶实验测试,对比分析了不同浓度(质量分数最高为1%)的悬浮液在不同降温速率情况下过冷度的变化规律.实验结果表明,由于碳纳米管的存在,悬浮液的过冷度较之纯水有所降低.随着浓度的提高,悬浮液的过冷度呈逐步下降的趋势.在最高浓度1%时,悬浮液的过冷度较之纯水下降了约7 ℃.此外,悬浮液的过冷度随着降温速率的增大略有升高,其中浓度为0.01%的悬浮液在降温速率为10 ℃/min时较2 ℃/min时增大了约4 ℃.采用碳纳米管悬浮液作为蓄冷工质对整个非等温结晶过程并未体现出加速的效果,但能在较慢的降温速率下有效地降低水的过冷度.

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锂离子电池基础科学问题(Ⅸ)----非水液体电解质材料

刘亚利, 吴娇杨, 李泓

2014 (3): 262-282. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.012

摘要 ( 1124 )

电解质是锂离子电池的重要组成部分,它起着在正负极之间传输Li⁺的作用.因此,电解质的研究与开发对锂离子电池来说至关重要,然而综合性能优异,满足不同应用的电解液并不容易开发.本文简介了非水液体电解质的发展历史和基本性质,然后分别从锂盐,溶剂和添加剂方面进行论述,最后介绍了离子液体,凝胶聚合物电解质和高电压电解质,认为未来锂离子电池电解质要解决的问题有:电解液和电池的安全性,提高电解质的工作电压,拓宽其工作温度范围,延长电池寿命和降低成本.

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液流电池理论与技术----碳纤维增强型复合材料双极板研究

吴旭冉, 廖斯达, 李冰洋, 洪为臣, 王保国

2014 (3): 283-287. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.03.013

摘要 ( 711 )

PDF(4481KB) ( 504 )

双极板作为液流电池的关键材料之一,起到连接电池内部不同单电池的正极和负极,导通电池内电路,阻隔双极板两侧电解液相互渗透的重要作用.根据双极板材料的不同,可以分为金属板,石墨板与复合材料板.复合材料板克服了金属板,石墨板的缺点,耐腐蚀性强,机械强度好,能够满足液流电池的需要.碳纤维具有良好的导电性,力学性能和化学稳定性,通过加入碳纤维来改善双极板的性能,成为了研究人员常用的方法.本文综述了近年来国内外主要的碳纤维增强型复合材料双极板的研究成果,对不同的方法进行了比较,并指出了碳纤维增强型复合材料双极板的发展趋势.

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燃料电池和全钒液流电池在储能领域的应用前景光明——专访我国燃料电池开拓者中国工程院衣宝廉院士

郗向丽

2014 (3): 288-289.

摘要 ( 340 )

PDF(7507KB) ( 241 )

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