钙镁水合盐多孔复合储热材料的热质传输与水合反应耦合机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51906157
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0607.可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

As a kind of seasonal heat storage material, composite salt hydrate thermochemical heat storage material has attracted more and more attention in recent years. Because of the complicated heat and mass transfer process, which is coupled with hydration reaction at the same time, the heat storage density is unstable and the heat power is low. Therefore, in this research, the composite material composes the high heat storage property material MgCl₂+2CaCl₂ would be taken as the research object. This research will focus on the following topics: (1) The equilibrium hydration performance of the composite material will be studied experimentally, and its equilibrium hydration theoretical model will be established. (2) The reaction kinetics of the composite material will be studied by conducting experiments, and the reaction kinetics model of the composite material will be build. Then the effects of pore size distribution, pore volume and specific surface area on the hydration mechanism and reaction control mechanism of the composite material will be analyzed and clarified. (3) Composite material pellet containing multiple grains will be prepared based on the composite thermochemical material after pore properties optimization. The permeability, effective thermal conductivity and comprehensive reaction dynamic performance of composite material pellet will be studied experimentally. On the basis of the above research, a numerical model of coupled hydration reaction and heat and mass transfer will be established, and the processes of gas flow, mass transfer and energy transfer will be described. The coupling mechanism of the heat and mass transfer and hydration reaction of composite thermochemical heat storage material based on calcium magnesium salt hydrate will be revealed, and the composite thermochemical heat storage material can be optimized. Thus the research project is conducive to promoting the large-scale application of thermochemical heat storage technology.
水合盐复合材料作为一种跨季节储热材料,近年来受到越来越多的关注。然而水合反应耦合的非稳态传热传质过程极为复杂,易导致复合材料蓄热密度不稳定、放热效率较低。本项目拟以具有高蓄热性能的MgCl₂+2CaCl₂为活性组分制备成的复合多孔材料为研究对象。具体研究内容包括:(1)实验研究复合材料的平衡态水合性能,构建其平衡态水合性能理论模型;(2)实验研究复合材料的反应动力特性,搭建其反应动力学理论模型,阐明多孔材料的孔结构对复合材料的水合性能和反应动力特性的协同强化机制;(3)制备多粒子构成的复合材料成型颗粒,实验研究其传热传质特性和综合反应动力特性。在上述研究基础上,建立成型颗粒的热质传输与水合反应耦合的多物理场模型,描述成型颗粒内气体流动、物质交换和能量传输过程,揭示复合材料成型颗粒的水合反应与热质传输耦合机理,优化制备水合盐复合材料。本项目研究及其成果有利于推动热化学蓄热技术的规模化应用。

结项摘要

水合盐复合材料作为一种跨季节储热材料,近年来受到越来越多的关注。然而水合反应耦合的非稳态传热传质过程极为复杂,易导致复合材料蓄热密度不稳定、放热效率较低。本项目以具有高蓄热性能的MgCl₂+2CaCl₂为活性组分,以分子筛、硅藻土和活性氧化铝为基底分别制备成复合多孔材料。具体研究内容包括:(1)实验研究复合材料的平衡态水合性能,构建其平衡态水合性能理论模型;(2)实验研究复合材料的反应动力特性,搭建其反应动力学理论模型,阐明多孔材料的孔结构对复合材料的水合性能和反应动力特性的协同强化机制;(3)复合材料多粒子构成的储热系统的实验和数值模拟研究。其中以介孔硅藻土为基底的二元水合盐复合储热材料的平衡特性和吸附动力特性较好,且经过多次储热/放热循环其储热性能并未出现明显的下降。采用粒径为2mm的WSS20颗粒,填充高度为10cm的填充床反应器的储能密度达到0.985 GJ/m3,几乎是水的4倍。本项目研究及其成果有利于推动热化学蓄热技术的规模化应用。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Study on the performance of a unit dew-point evaporative cooler with fibrous membrane and its application in typical regions
纤维膜机组露点蒸发冷却器性能研究及典型地区应用
  • DOI:
    10.1016/j.csite.2021.100881
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    CASE STUDIES IN THERMAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Lv Jing;Xu Haodong;Xu Tangfuyi;Liu Hongzhi;Qin Jiyun
  • 通讯作者:
    Qin Jiyun
Reaction/sorption kinetics of salt hydrates for thermal energy storage
用于热能储存的盐水合物的反应/吸附动力学
  • DOI:
    10.1016/j.est.2022.106122
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Journal of Energy Storage
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Zhendong Ye;Hongzhi Liu;Wantong Wang;Han Liu;Jing Lv;Fan Yang
  • 通讯作者:
    Fan Yang
Development and Performance of Roof-Based Building-Integrated Photovoltaic-Thermal Systems: A Review
屋顶建筑一体化光伏热系统的开发和性能:综述
  • DOI:
    10.1115/1.4049623
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Journal of Solar Energy Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu Cheng;Zhijun Zou;Guoqing Yu;Guobin Ma;Hai Ye;Yilin Li;Hongzhi Liu
  • 通讯作者:
    Hongzhi Liu
Experimental Investigation on a Vapor Injection Heat Pump System with a Single-Stage Compressor
单级压缩机蒸汽喷射热泵系统的实验研究
  • DOI:
    10.3390/en13123133
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Energies
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Hongzhi Liu;Katsunori Nagano;Takao Katsura;Yue Han
  • 通讯作者:
    Yue Han
冲击射流冷却高功率电子元件的试验研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1005-0329.2021.06.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    流体机械
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕静;黄伶俐;刘洪芝;吕艈昶
  • 通讯作者:
    吕艈昶

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其他文献

区域气候模式的发展及研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    甘肃气象
  • 影响因子:
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  • 作者:
    马艳;靳立亚;刘洪芝
  • 通讯作者:
    刘洪芝

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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