熔盐高温储热过程传递和化学反应耦合机理与调控方法
批准号:
52036011
项目类别:
重点项目
资助金额:
300.0 万元
负责人:
丁静
依托单位:
学科分类:
可再生能源与新能源转化利用
结题年份:
2025
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
魏小兰、莫善军、褚燕燕、荣振洲、姚业成、梁斐、张展、林国庆、戚文杰
中文摘要
熔盐传热储热材料以其量大面广和战略性储备优势,已成为先进储热技术首选材料。围绕熔盐材料精准设计与大规模熔盐储热系统性能优化,拟对4个关键科学问题开展深入系统研究,包括:多组元全组成宽温域熔盐材料热物性与结构模型构建;熔盐巨化学系统传递和反应协同规律与控制理论;服役工况下熔盐材料与系统热性能调控方法;熔盐传热储热材料热性能数据库构筑与集成模拟预测。. 针对服役工况熔盐微观多种载能子迁移扩散、相互作用和耦合的微观传输现象和能量转换,建立多尺度多维度熔盐传递与反应耦合关系及本构方程;探悉熔盐巨化学系统反应热力学和动力学规律,实验观测熔盐载能子形成和迁移演变过程、反应中间体和过渡态及其相应产物,揭示熔盐相体系变化和相态转变对微结构演化和突变规律及其对性能的影响规律,提出服役工况下熔盐体系基于结构效应的控制反应途径的熔盐储热系统热性能调控方法,实现熔盐传热储热材料精准设计及大规模储热系统性能调控。
英文摘要
Molten salts materials with heat transfer and thermal energy storage have become the primary choice for advanced thermal energy storage technology due to their abundance in nature and strategic reserve advantages. Aiming at the precise design of molten salts materials and the performance optimization of large-scale thermal energy storage systems, we propose to carry out the fundamental research on four key scientific issues. The proposed research includes: (a) the construction of molten salts thermophysical properties and internal structure models for multi-component full-composition molten salts materials; (b) the synergistic laws and control theory for heat transfer and chemical reactions in molten salts grand chemical systems; (c) the thermal performance control method for molten salts materials and thermal energy storage systems under operation conditions; (d) the construction of the thermal performance database of molten salts materials and its integrated simulation prediction.. Based on the scientific issues on the diffusion, interaction and coupling of multiple microscopic energy carriers in microscopic transport and energy conversion under operation condition, our proposed research also includes:(a) build the multiscale and multidimensional constitutive models for the coupling between transport and reactions in molten salts; (b)explore the thermodynamics and kinetics of reaction in molten salts grand chemical systems; (c) observe the formation and transport evolutionary process of energy carriers , reaction intermediates, transition state and its reaction products in molten salts; (d) reveal the effect of phase system change and phase state change on microstructure evolution, mutation and performance;(e) put forward a reaction control approach for controlling the thermal performance of molten salt thermal energy storage systems based on the structure effect of the molten salt system under operation conditions. Finally, this project is aiming to realize the precise design of molten salts materials and the thermal performance optimization of large-scale thermal energy storage systems.
项目以大规模熔盐传热储热工艺为牵引,针对服役工况熔盐微观多种载能子迁移扩散、相互作用和耦合的微观传输现象和能量转换、熔盐内部和熔盐与其他相界面间相变传热与反应耦合等问题开展研究,突破了传统熔盐传热储热过程定组成结构效应对传递性能影响的认识局限,获得了多组元全组成宽温域熔盐材料热物性与结构模型、熔盐巨化学系统传递和化学反应协同规律与控制理论、服役工况下熔盐材料与系统热性能调控方法、熔盐材料热性能数据库构筑。项目完成了计划任务书规定的研究任务,达到了预期研究目标。取得如下成果:.1.建立了熔盐高温储热过程微观载能子迁移、相互作用与耦合的理论描述,阐明了温度、组成对多元熔盐微观粒子间短程及长程多体相互作用的影响规律,构建了考虑极化作用的多元熔盐微观粒子间势函数,获得了熔盐储热材料组成-结构-热物性-储放热性能多物理现象间的量化关系。.2.建立了服役工况下熔盐与气氛和金属界面化学反应热力学和动力学模型,揭示了熔盐巨化学系统形成和动态演化规律,阐明了熔盐高温热稳定性的微观机理,发明了抑制高温熔盐腐蚀方法。建立了熔盐体系固-液与气-液相平衡热力学模型,揭示了熔盐传热储热材料物相计算方法和相图构成规律,预测了熔盐体系理论液态温域,提出了熔盐材料理性设计方法,构筑了具有弹性延展性的熔盐热性能数据库。.3.构建了多组元熔盐高温储热气液相变过程动力学模型,阐明了熔盐相体系变化和相态转变对微结构演化和突变规律及其对性能的影响规律,揭示了熔盐热性能强化微观机理和途径,提出了服役工况下熔盐体系基于结构效应的控制反应途径的熔盐储热系统热性能调控机理和方法,实现了熔盐传热储热材料理性设计及熔盐系统热性能在线调控。.项目发表论文43篇,其中SCI/EI双检收录34篇,EI单检收录2篇,核心期刊2篇,国际会议论文5篇;申请国家发明专利8件,其中授权4件;培养博/硕士研究生15人。在先进储热技术领域形成了一支结构合理、研究能力强的研究队伍。
熔盐高温储热过程传递和化学反应耦合机理与调控方法
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批准号:52036011
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项目类别:重点项目
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资助金额:300万元
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批准年份:2020
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负责人:丁静
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依托单位:
熔盐传热蓄熱材料及大规模储热系统应用中关键科学问题
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批准号:--
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项目类别:国际(地区)合作与交流项目
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资助金额:110万元
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批准年份:2019
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负责人:丁静
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依托单位:
基于熔盐材料热能储存与输运的关键热科学问题
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批准号:51436009
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项目类别:重点项目
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资助金额:395.0万元
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批准年份:2014
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负责人:丁静
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依托单位:
多孔介质界面效应与热质传递现象
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批准号:91010013
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2010
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负责人:丁静
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依托单位:
多尺度结构多孔介质内传输特性与强化机理
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批准号:90610023
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2006
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负责人:丁静
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依托单位:
国内基金
海外基金