摘要
大力推进清洁能源的开发利用、加快推动新型储能技术的规模化发展对我国调整能源结构和实现碳达峰、碳中和目标具有重大战略意义。传热储热系统和材料作为聚光太阳能热发电技术的核心组成部分，决定着系统的建设成本和运行效率。氯化物熔盐因成本低、存储量大和工作温度范围广等优点成为最适合第三代光热发电技术的传热储热介质，但氯化物熔盐较低的比热容和热导率等特性在很大程度上限制了其规模化应用的潜力。因此，研究氯化物熔盐热物性的强化及改善机理对于加快其在工程实践中的转化应用具有重要意义。 首先，选择LiCl-KCl二元共晶熔盐作为传热储热介质，金属氧化物Al2O3作为掺杂物，采用分子动力学方法构建了熔盐纳米流体的微观物理模型，模拟计算了其在液相区的比热容、粘度和热导率等热物性参数。同时，利用高温熔融混合法制备了掺杂Al2O3纳米颗粒的LiCl-KCl熔盐纳米流体，利用DSC法测量了其比热容，验证了模拟方法的准确性。研究结果表明:纳米颗粒的掺杂使得熔盐的熔化温度降低。Al2O3纳米颗粒掺杂质量分数为2％的复合熔盐在液相区的比热容较基盐增强了9.68％,相同纳米颗粒掺杂量模拟体系的计算值与其的误差为3.47％。 然后，选择LiCl-KCl二元共晶熔盐作为传热储热介质，非金属氧化物SiO2作为掺杂物,采用分子动力学方法构建了SiO2/(LiCl-KCl)熔盐纳米流体的微观物理模型，研究了温度和纳米颗粒掺杂量对熔盐纳米流体热物性的影响规律，探究了体系微观结构对宏观热物性的潜在影响机制，提出了表征压缩界面层结构及纳米颗粒吸附能力的方法。研究结果表明:体系的密度、粘度和热导率均随温度的升高而降低，随纳米颗粒掺杂量的增加而增大。纳米颗粒的掺杂使得体系中阴阳离子间的缔合作用增强，体系的扩散能力减弱，在宏观上表现为粘度增大。另外，纳米颗粒的掺杂还使得体系的库伦能增大，并使熔盐在其周围形成了厚度为7?的压缩界面层，纳米颗粒对熔盐离子吸附能力的大小为:Cl-＞Li+＞K+。 最后，选用第三代光热发电技术中最具应用潜力的NaCl-KCl-MgCl2熔盐作为传热储热介质，采用分子动力学方法分别研究了SiO2和Al2O3纳米颗粒对其热物性的强化效果，分析了纳米颗粒类型对熔盐热物性的影响机理。研究结果表明:Al2O3纳米颗粒对熔盐密度和比热容的增强效果大于SiO2纳米颗粒，但SiO2纳米颗粒对熔盐粘度和热导率的增强效果大于Al2O3纳米颗粒。纳米颗粒是通过改变体系中离子间的缔合作用和扩散能力来调控体系的粘度，通过形成压缩界面层来调控体系的热导率。
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