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    2017年, 第6卷, 第4期 刊出日期:2017-07-01 上一期    下一期
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    相变储能专刊
    水合盐相变储能材料的研究进展
    孟令然1,2,郭立江1,李晓禹1,王 会1,陈胜利2,周 园3,李建强1
    2017 (4):  623-632.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0003
    摘要 ( 459 )   PDF(8314KB) ( 354 )  
    水合盐相变储能材料具有储热密度大、导热系数大、相变温度适中、低价易得等优点,具有较好的应用前景,成为近年来的研究热点。本文分析了水合盐相变储能材料的研究态势;详述了国内外对水合盐相变材料的热物性及应用探索方面的研究工作及进展;针对水合盐相变储能材料在应用过程中存在的过冷、相分离及对容器腐蚀性问题的特点,详述了解决这些问题的方法及进展;对水合盐相变材料的应用及发展前景进行了展望,认为对水合盐相变材料过冷、相分离及循环稳定性问题的研究和解决方法还需要加强。
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    纳米相变胶囊的制备、表征与传热强化研究进展
    方 昕1,3,汪明军2,张晓龙1,吕洪坤1,俞自涛3
    2017 (4):  633-643.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0071
    摘要 ( 333 )   PDF(11821KB) ( 270 )  
    作为一种新型的蓄热材料,纳米相变胶囊能够解决热量供求时间、空间和强度上的不匹配,在余热回收、太阳能热利用、电子器件热管理等多个领域具有广阔的应用前景。从样品制备、物性表征以及传热强化3个方面,对纳米相变胶囊最新的研究成果进行了总结。介绍了常见的纳米相变胶囊制备方法及对形貌、尺寸的影响,比较了各种方法的优劣。物性表征的结果显示,胶囊化的方式可以有效防止相变材料发生泄露,获得更好的热稳定性。纳米相变胶囊显著提升了相变材料的导热系数、降低了相变材料的过冷度,同时也没有造成相变乳液的黏度出现大幅度提高。此外,实验和数值模拟的结果都表明纳米相变胶囊能够有效提升工质的传热  性能。
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    赤藓糖醇基相变复合纤维制备及热性能
    车海山,陈迁乔,钟 秦,何 思
    2017 (4):  644-654.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0056
    摘要 ( 331 )   PDF(9773KB) ( 333 )  
    开发了相变温度为98.63 ℃的赤藓糖醇/硫脲共晶混合物,采用静电纺丝法制备赤藓糖醇、赤藓糖醇/硫脲和赤藓糖醇/木糖醇与聚乙烯醇的相变复合纤维,研究了石墨烯作为导热增强材料对复合材料形貌及热性能的影响。研究结果显示,复合材料各物质之间是物理结合,为表面光滑的圆柱状,直径为0.95~1.12 μm,并随石墨烯含量的增加而减小。3种复合材料相变焓分别为241.6 J/g、191.4 J/g和192.7 J/g。10次热循环后复合纤维仍能保持良好的形貌,焓值损失率分别为1.2%、0.5%和0.5%;添加10%(质量分数)石墨烯后导热系数分别提高了258%、312%和260%。研究结果表明,赤藓糖醇及其共晶相变复合材料不仅具有很好的化学和形貌稳定性,还表现出优异的热性能,在120~80 ℃储能领域中有着巨大的应用前景。
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    碳酸锂钠共晶盐复合相变材料的储放热特性
    李 传1,李 琦2,姜 竹1,曹 慧1,谯 耕3,李永亮1,雷宪章3,丁玉龙1
    2017 (4):  655-661.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0067
    摘要 ( 328 )   PDF(6789KB) ( 296 )  
    对以碳酸锂钠共晶盐为相变材料,氧化镁颗粒为陶瓷基体和石墨为导热增强剂的复合相变材料模块储放热性能进行实验研究,并与纯相变材料进行了对比。结果表明,对于储热过程,添加有导热增强剂的复合材料模块储热性能明显高于纯相变材料,且其储热性能随着导热增强剂含量的增加而提高。当石墨质量含量从5%提高到30%时,材料模块整体的储热时间缩短29%。对于放热过程,实验考察了两种放热条件—自然对流和强制对流。结果表明,强制对流条件下材料模块的放热性能要优于自然对流条件下的放热性能。对比纯相变材料,复合材料模块的整体放热速率提高了近33%。
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    In元素对Sn-Bi-Zn合金传热储热性能及结构的影响
    程晓敏1,2,王青萌1,李元元1,喻国铭2
    2017 (4):  662-668.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0054
    摘要 ( 267 )   PDF(7233KB) ( 116 )  
    研究了不同含量的In元素对Sn-Bi-Zn共晶合金微观结构和热物性的影响。通过电子探针微观形貌分析(EPMA)、X射线衍射物相分析(XRD)和X射线荧光光谱分析(XRF)对合金的微观结构和物相组成进行了研究,并通过差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG/DTA)、推杆式膨胀计(DIL 402C)和激光闪光法(LFA 457)综合分析了合金的各项热物性。结果表明,Sn-Bi-Zn共晶合金的显微组织主要由富Sn相、富Bi相和富Zn相组成,而随着In含量的增加(Sn48Bi50Zn2)100xInx合金会形成InSn4和BiIn金属间化合物和富In相。(Sn48Bi50Zn2)100xInx合金的熔化焓随In含量的增加而增加,相变温度随着In含量的增加而降低。(Sn48Bi50Zn2)100xInx合金的热膨胀系数随着温度的升高而增加,并且保持在13×106~15×106/℃之间。所有合金的密度和热扩散系数均随In含量的增加而降低,导热系数随In含量的增加而增加。
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    NaNO3-KNO3-NaNO2三元混合相变熔盐结构与物性的分子动力学模拟
    倪海欧,孙 泽,路贵民,于建国
    2017 (4):  669-674.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0060
    摘要 ( 373 )   PDF(6170KB) ( 382 )  
    相变熔盐目前是太阳能热发电的重要传蓄热介质,其结构和性质之间的定量关系是相变熔盐研究的热点。本文采用分子动力学方法,利用Buckingham势函数,对NaNO3-KNO3-NaNO2三元混合熔盐的结构和性质进行了研究。计算了混合熔盐在不同温度下的径向分布函数、配位数、角分布函数等结构信息,以及密度、剪切黏度、热导率、比热容等性质。结果表明,计算得到的各项性质与文献值吻合较好,验证了势函数和计算方法的可靠性,为计算机模拟指导熔盐配方、熔盐构效关系定量研究奠定了基础。
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    混杂三维网状石墨烯相变复合材料的制备与热性能分析
    王 亚,张 东
    2017 (4):  675-680.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0070
    摘要 ( 322 )   PDF(5740KB) ( 385 )  
    将氧化石墨烯和石墨烯纳米片通过水热法制备成混杂三维网状石墨烯。以棕榈酸作为相变材料,通过真空浸渍法,棕榈酸与混杂三维网状石墨烯复合得到混杂三维网状石墨烯相变复合材料。系统研究石墨烯纳米片的种类与掺量对相变复合材料热性能的影响,并对混杂三维网状石墨烯的导热增强机理进行分析。研究结果表明:随着石墨烯纳米片掺量的增加,相变复合材料的热导率提高。石墨烯纳米片的种类影响相变复合材料的热性能。掺加M系列石墨烯纳米片的混杂三维网状石墨烯能够显著提高相变材料热导率,但相变潜热与相变温度变化较小。当石墨烯纳米片的掺量为8%时,掺加M系列石墨烯纳米片的相变复合材料的热导率为0.634 W/(m•K),与棕榈酸相比,热导率增大3.2倍。
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    三硬脂酸甘油酯/DMDBS凝胶态相变材料的制备与性能
    程晓敏1,2,李 戈1,韩加强1,喻国铭2,李元元1,许 君1,向佳纬1
    2017 (4):  681-687.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0007
    摘要 ( 304 )   PDF(9036KB) ( 129 )  
    以1,3:2,4-二(3,4-二甲基卞叉)-D山梨醇(DMDBS)为凝胶因子,三硬脂酸甘油酯(GT)为相变材料,制备了一系列不同DMDBS含量的GT/DMDBS复合相变材料。通过测试凝胶-溶胶转变温度和泄漏量,发现凝胶因子DMDBS能够定形GT,当GT中添加3%(质量分数)DMDBS时,凝胶态复合相变材料的凝胶-溶胶转变温度为159 ℃,泄漏量仅为6%。通过SEM观察了凝胶复合材料和干凝胶的表面微观结构。通过DSC分析了复合相变材料的热性能,其中GT/3%DMDBS复合相变材料的熔化焓和凝固焓分别为126.4 J/g和105 J/g。通过激光热导仪测试样品导热系数。通过紫外吸收光谱和红外吸收光谱研究了DMDBS在GT中自组装形成三维网络结构的驱动力。通过XRD表征了DMDBS的添加对GT分子结构的影响。
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    陶瓷-熔融盐复合相变储能材料
    NAVARRO Maria Elena1, PALACIOS Anabel1, HUGHES Tomos1, CONNOLLY Chloe1, UPPAL Ha
    2017 (4):  688-695.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0079
    摘要 ( 359 )   PDF(8841KB) ( 220 )  
    研究了石墨材料包括纳米石墨对基于硝酸盐陶瓷复合相变储热材料性能的影响。其目的在于制备一种可用于集中式太阳能热发电(CSP)和工业废热回收(IWH)等应用的新型高温复合相变材料,并且使用导热增强物质(TCE)提升相变材料的导热性能。复合相变储热材料主要由硝酸钠(NaNO3)相变材料,氧化镁(MgO)陶瓷基体,以及不同种类、不同比例的石墨导热增强剂组成。通过对复合材料的形态及热物理性质测定表明:不同种类的石墨导热增强剂对复合材料的导热性能影响不同,复合材料的储热密度随复合材料中相变材料比例的增加而增加。所得基于硝酸盐的陶瓷复合材料均可在500 ℃保持良好的热稳定性,因此其潜在应用包括工业废热回收及集中式太阳能热发电系统(CSP)等。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    双层相变材料组合式蓄冷装置的性能研究
    凌子夜,王前蒿,张正国,高学农,方晓明
    2017 (4):  696-700.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.00043
    摘要 ( 342 )   PDF(3919KB) ( 402 )  
    实验测试了两种相变温度分别为5.4 ℃和9.6 ℃、相变焓分别为132 kJ/kg和173 kJ/kg的十三烷和十二烷在不同组合模式下对蓄冷装置温度变化的影响。结果表明,十三烷在外层、十二烷在内层的组合模式,尽管总相变潜热在所有组合中仅排第三,但蓄冷装置将内壁温度控制在0 ℃以下的时间最长,与双层同为十二烷的工况相同,高于双层同为十三烷及十三烷在内十二烷在外层的模式。相变温度更高的材料在外层,可以降低环境热量传递至蓄冷装置内部的速率,延长蓄冷时间,有利于提高蓄冷装置的性能。
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    冰蓄冷场合流动冰浆快速制取实验研究
    尹少武1,2,李鸿坤1,贾震雄1,王 立1,2,童莉葛1,2
    2017 (4):  701-707.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0055
    摘要 ( 273 )   PDF(5759KB) ( 233 )  
    冰浆具有良好的导热性和流动性,在冰蓄冷场合广泛应用。采用“气体直接接触式”方法制取冰浆,通过添加预冷套、外部真空绝热保温层、多喷嘴供气等措施设计了气体直接接触式冰浆快速制取装置。首先考察了预冷套、外部真空绝热保温层、多喷嘴供气等措施对制冰速率的影响,然后分析了添加分子筛、钢珠和玻璃珠作为扰动颗粒对冰堵的影响,最后讨论了添加剂种类和浓度对冰浆质量的影响。在对多种添加剂的对照实验中得到了不同溶质对质量含冰率、制取时间、制取效率的影响,结合实验现象和所测得的实验数据,对不同溶质制得的冰浆进行了分析。通过对比各溶液的冰浆制得情况,提出提高冰浆制取效率的方法和在工业、生活实际中对不同添加剂的选取。结果得到添加剂使用醇类时效果明显好于盐类,在醇类的实验结果对比中可知添加表面活性剂的体积分数为15%的丙三醇溶液制取冰浆效果最佳。
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    堆积床储冷系统循环性能分析
    金 翼1,王 乐1,杨岑玉1,宋 洁1,徐 超2
    2017 (4):  708-718.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0083
    摘要 ( 247 )   PDF(8605KB) ( 196 )  
    液态空气储能技术是一种新型的压缩空气储能技术,由于具有储能密度高等优点具有较好的应用前景。储冷系统是液态空气储能技术的核心装置,其性能对于整体储能系统的效率及可靠性至关重要。本文针对固体颗粒堆积床储冷系统,采用数值模拟方法,研究了储冷系统在连续储/释冷循环过程中的运行性能和效率特性。发现完全储/释冷循环具有较低的循环效率,因此在储能系统运行时需要采用带有截止温度的部分储/释冷循环;在循环若干次后可以达到可重复循环状态,此时释冷效率接近100%,而堆积床高度、填充颗粒直径、储/释冷过程截止温度等对储冷效率尤其是有效容量比具有重要影响。由于堆积床储冷系统的有效容量比较低,为满足一定的储冷容量需求,设计时必须依据有效容量比对理论储冷容量进行放大。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高温显热-潜热复合储热系统传热特性研究
    王 艳,白凤武,杨 贝,王志峰
    2017 (4):  719-725.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0061
    摘要 ( 343 )   PDF(5529KB) ( 361 )  
    储热是解决可再生能源供需不匹配的重要手段。本文对以空气为传热介质,以显热材料—高铝陶瓷球和潜热材料—熔融盐相变管为储热材料的高温显热-潜热复合储热系统的传热特性开展了实验研究。研究结果表明:在充放热过程中,利用熔盐相变储热材料稳定的相变温度特性,可以有效地提升固体堆积床储热系统的热稳定性。显热-潜热复合储热系统的循环热效率达到75%左右,高于全显热固体堆积床储热系统。
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    低谷电储能冷热双供系统分析
    白 芳1, 3,陈旭东1,尹少武1, 2,刘传平1, 2,童莉葛1, 2,王 立1, 2
    2017 (4):  726-729.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0058
    摘要 ( 281 )   PDF(4700KB) ( 329 )  
    为有效缓解中国电力峰谷差逐年拉大的趋势,提出低谷电蓄能冷热双供系统进行居民冬季供热和夏季制冷。从夏季与冬季的电网平均用电负荷率分析,当北京市集中供热面积的10%采用冷热双供系统后,夏季电网平均用电负荷率可由80.56%提高至100%,冬季电网平均用电负荷率可由83.10%提高至90%。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    双层相变蓄能辐射地板传热特性实验研究
    张舒阳1,夏 燚2,张小松1
    2017 (4):  730-738.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0075
    摘要 ( 279 )   PDF(8398KB) ( 197 )  
    本文构建了一种可用于供暖和供冷两种工况的相变蓄能辐射地板系统,该系统包含蓄冷和蓄热两层石蜡相变材料,相变点分别为18 ℃和34 ℃,针对该相变地板蓄冷和蓄热层上下相对位置的变化,通过实验研究了在供暖水温45 ℃和供冷水温15 ℃两种工况下,这两种不同结构的相变地板的传热特性,以及相变层对找平层、地板层等结构层的影响。结果表明,该相变地板系统可用于供热和供冷两种工况,两种结构模式下,不同结构层在蓄能过程中温度变化特性均相近,但释能过程温度变化特性区别较大。结构的变化对实验箱体内气温在供暖时影响较大,而在供冷时影响不大。综合供冷供暖两种工况,从系统冷量和热量的传递结果考虑,蓄热层在上、蓄冷层在下的结构传热性能更优,可缓解地板温度过快下降带来的热舒适性差及结露问题。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高温复合相变材料储热电暖器的储热性能
    李 传1,司艳阳2,冷光辉1,许 永2,丁玉峰2,翁立奎2,丁玉龙1
    2017 (4):  739-747.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0066
    摘要 ( 478 )   PDF(14710KB) ( 227 )  
    本文研究了基于高温复合相变材料的相变储热电暖器,对其储热性能、内部流场和温度分布及温度调控机制进行了实验和模拟研究,并与镁砖显热电暖器的储热性能进行对比。结果表明这类相变储热电暖器的储热平均温度高、平均温差小、出风口温度高,整体性能要优于镁砖显热电暖器。相同体积下两种电暖器储热量相当,但相变储热电暖器的重量可减轻1.6倍;在相同储热时间和储热温度下,同等重量的相变储热电暖器较镁砖电暖器可多储热68%。结果也展示了这类储热电暖器温度控制测点选择的重要性,当选取距离加热单元10 mm处的测点作为温度调控点时,电暖器内的平均温度和储热砖体的最高温度均能满足安全要求,而且加热单元电源在谷电8 h储热过程中只需启停两次。
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    基于ε-NTU方法和可用能回收率最大化的储热设备建模与优化设计
    王述浩1,黄 云1,李大成1,赵彦琦2,李永亮2,丁玉龙2,葛维春3,付 予3
    2017 (4):  748-752.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0068
    摘要 ( 258 )   PDF(5986KB) ( 262 )  
    为实现可再生能源的大规模利用和工业余热的高效回收,储热技术受到广泛关注和研究。基于集中参数法和效能-传热单元数法(ε-NTU)对储热设备和过程进行了建模和结构优化,以储热设备的可用能回收率最大化为目标,采用搜索算法对设备容量和操作参数进行优化,形成了利用单级/多级的潜热/显热进行热量存储的设备优化设计方法,并通过设计案例证实了算法的可用性和鲁棒性。结果表明,针对基于显热的储热设备而言,存在设备容量和温度操作区间的最佳组合。基于相变潜热的储热设备,存在最优的相变温度。尽管单级潜热储热相比显热储热的可用能回收率稍有降低,但可以极大的减少材料总量。特别地,优化算例表明,多级潜热储热可提升可用能回收率。
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    低温液空储能流程模拟及优化
    白 芳1, 3,张 沛1,尹少武1, 2,童莉葛1, 2,王 立1, 2
    2017 (4):  753-757.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0057
    摘要 ( 242 )   PDF(3273KB) ( 271 )  
    随着能源转型的加快推进,接入高比例可再生能源已成为电网发展的必然趋势。为了更好地利用太阳能、风能等新能源所产生的间歇性电力,研发不同的储能系统具有重要意义。本文使用Aspen Plus模拟了海兰德与朗肯混合循环,其循环效率达到64.5%。为了进一步提升流程性能,针对朗肯子循环和海兰德子循环进行了热分析和 分析。结果表明, 损失较大的模块是热交换器,朗肯子循环和海兰德子循环中热交换器的 损失分别占到了总损失的13.1%和61.8%,提升低温液空混合循环的关键在于提高热交换效率。
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    热点点评
    锂电池百篇论文点评(2017.4.1—2017.5.31)
    詹元杰,陈宇阳,陈 彬,王 昊,赵俊年,武怿达,金 周,张 华,贲留斌,俞海龙,刘燕燕,黄学杰
    2017 (4):  758-769.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0107
    摘要 ( 454 )   PDF(13366KB) ( 533 )  
    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2017年4月1日至2017年5月31日上线的锂电池研究论文,共2564篇,选择其中100篇加以评论。正极材料主要研究了层状结构材料和高压尖晶石材料充放电过程中的结构演变和表面修饰作用。高容量的硅、硅基负极材料研究侧重于纳米材料、复合材料及反应机理研究,电解液添加剂、固态电解质、锂硫电池、锂空电池的论文也有多篇。理论模拟工作包括材料体相、界面结构和输运性质,除了以材料为主的研究之外,针对电池分析、理论模拟和电池模型的研究论文也有多篇。
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    研究开发
    高镍三元锂离子电池高温存储性能衰退机理
    王嗣慧,徐中领,杜 锐,孟焕平,刘 永,柳 娜,梁成都
    2017 (4):  770-775.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0004
    摘要 ( 677 )   PDF(6227KB) ( 2134 )  
    随着动力电池市场对长续航里程需求的不断提升,高能量密度的高镍三元材料已逐渐成为动力电池正极材料的开发热点之一。动力电池使用寿命一般要求10年以上,考虑到产品开发的时效性,目前一般采用加速寿命试验的方法来评估动力电池的长期使用寿命。本工作以共沉淀-高温烧结法自主合成的高镍NCM811材料为研究体系,将NCM811/石墨软包电池在60 ℃满充条件下进行存储实验,电池的高温存储寿命约为180天;采用XRD、SEM、ICP-AES、XPS和HRTEM等方法对存储前(BOL)和存储后(EOL)的极片进行表征,研究结果表明高镍材料电池高温存储失效主要与以下因素有关:存储后高镍三元材料表面副产物累积,材料表面岩盐相增加,导致电池阻抗增加;溶出的过渡金属元素在负极石墨上沉积,破坏负极表面的SEI,从而加速了活性锂的消耗。对材料进行有效的表面包覆或体相掺杂是改善高镍三元材料高温存储性能的关键.
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    钒电池中高浓度VOSO4水溶液黏度预测
    李享容1,2,秦 野1,刘建国1,严川伟1
    2017 (4):  776-781.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0014
    摘要 ( 289 )   PDF(6012KB) ( 332 )  
    全钒氧化还原液流电池的电解液是能量储存与转化的核心。黏度作为电解质重要的传输性质,不仅是所需的基础数据,还可以反映出电解质溶液性质,内部离子间的相互作用机理和溶液的微观结构等。开展钒电池电解液黏度的研究对钒电池整体性能的提高具有重要指导意义。在283.15~323.15 K温度范围内测量了0.5~3.0 mol/kg VOSO4水溶液的动力黏度和密度,计算了VOSO4水溶液的活化能。在Eyring液体黏度理论的基础上,提出了可以预测高浓度VOSO4水溶液黏度的半经验方程,并对实验值和计算值进行了比较,结果良好,平均相对偏差为0.3%。另外此种半经验方法也可以推广到其它电解质体系,同时也是对复杂溶液体系物化理论的重要补充。
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    熔盐储罐冷却过程的瞬态分析
    顾清之,张艳梅,关弘扬,张亚伟,段 洋,廖文俊
    2017 (4):  782-788.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0011
    摘要 ( 391 )   PDF(5255KB) ( 340 )  
    太阳能热发电易于和储热系统结合,通过储热系统,能够使电站平稳输出电力,因此是一种非常有前景的发电方式。熔盐储罐是储热系统中的重要设备,本工作建立了熔盐储罐冷却过程的模型,通过FLUENT计算,获得了熔盐储罐在不同情况下的散热量及熔盐储罐中熔盐温度下降的规律。计算发现,整个熔盐储罐中熔盐温度比较平均,但接近底部的熔盐发生了温度分层的现象;相同条件下,熔盐液位越高,熔盐发生凝固所需的时间越长,低温罐低液位(290 ℃,0.9 m)时所需凝固时间最短,只要3.8天开始凝固,19.3天后便完全凝固
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    天然气水合物沉积物颗粒影响实验
    刘艳军,董孟阳,江磊磊,李 文,黄志强
    2017 (4):  789-798.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0093
    摘要 ( 245 )   PDF(9717KB) ( 218 )  
    通过利用SHW-III型水合物岩样声电力学测试装置,以石英砂和棕刚玉作为赋存介质,开展了60%、80%孔隙饱和度下不同颗粒对天然气水合物沉积物基础物性(声波波速、动态力学参数、胶结强度)影响的实验研究。得到纵波波速范围3542.6~4383.7 m/s,横波波速范围2163.9~2572.1 m/s,动态力学参数杨氏模量范围21.995~40.731 GPa,泊松比范围0.156~0.237等实验数据。当前实验条件下研究结果表明:不同颗粒类型、不同颗粒粒径作为天然气水合物沉积物骨架,最终形成的水合物沉积物电阻值相差不大;同一种颗粒粒径下的沉积物孔隙饱和度越高,声波传播速度越快,而相同类型的沉积物声波传播速度随其颗粒粒径的减小而增加;得到适用于60%、80%孔隙饱和度下一定颗粒粒径范围(0.42~1.8 mm)的以石英砂作为赋存介质时合成的天然气水合物沉积物声波波速拟合公式。通过压缩实验发现:天然气水合物沉积物的抗胶结程度随着沉积物颗粒粒径的减小而增强,随着孔隙饱和度的减小而下降。
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    LiFePO4锂离子动力电池内阻与放电倍率关系研究
    罗红斌,邓林旺,冯天宇,吕 纯
    2017 (4):  799-805.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0103
    摘要 ( 492 )   PDF(6780KB) ( 857 )  
    研究锂离子动力电池内阻与放电倍率的关系可以改善电池管理系统(BMS)内阻模型的准确度和适应性,对提高电池状态如荷电状态(SOC)的估算精度具有巨大的意义和市场价值。本文采用二阶RC网络等效电路模型,通过不同倍率恒流放电和脉冲放电对25 A•h LiFePO4锂离子动力电池进行直流内阻(DCIR)和脉冲内阻(PDIR)表征,对不同荷电状态(SOC)下DCIR、PDIR0、PDIR1、PDIR2随放电倍率的变化规律进行拟合,得到DCIR、PDIR1、PDIR2、PDIRtot都非常符合双指数关系,PDIR0符合线性关系且几乎不变,并通过对比分析排除因温度造成内阻变化的可能。从固态电解质界面(SEI)生成速率与分解速率的化学平衡角度解释了DCIR、PDIR1、PDIR2、PDIRtot在低放电倍率时大可能是由于SEI分解速率小于生成速率,SEI与静置时的相似,电阻较大;反之,高放电倍率时小可能是由于SEI分解速率大于生成速率,SEI分解变薄并重新达到新的速率平衡,从而表现出较低的内阻。
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    羧基纤维素钠在锂离子电池中的应用
    黄庆华,秦 杏,张 娜
    2017 (4):  806-809.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0102
    摘要 ( 384 )   PDF(3262KB) ( 789 )  
    通过两种结构参数的水溶性黏结剂羧甲基纤维素钠(CMC)应用于锂离子电池,研究了对石墨负极浆料稳定性及电化学性能的影响。结果表明:取代度较大(0.85)、分子量高(650000)的CMC比更低取代度(0.65)和分子量(250000)的CMC具有较好的溶解性和更高的黏度,更容易完全吸附在石墨颗粒表面。吸附的CMC之间的相互斥力使石墨颗粒在水溶液中分散均匀,从而有利于负极浆料体系的稳定和涂布,使锂离子电池具有较好的电化学性能。
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    储能专利
    储能技术领域发表文章和专利概览综述
    王 朔1,周 格2,禹习谦2,李 泓2
    2017 (4):  810-838.  doi: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.0023
    摘要 ( 400 )   PDF(20691KB) ( 644 )  
    能源危机和环境问题制约着社会发展与人类进步,新型可再生清洁能源的开发利用是解决能源危机和环境问题行之有效的途径,先进储能技术在可再生清洁能源的开发利用过程中具有至关重要的作用。基于储能技术发展的重要性,文章简略介绍了各种先进储能技术,并结合Web of Science搜索引擎,从科技论文发表的年份、国家/地区、机构和专利等角度,对各种先进储能技术进行了文献检索统计,分析其发展趋势。在众多的储能技术中,锂离子电池、超级电容器、钠离子电池、飞轮、超导磁储存、固态电池等基础研究方向比较活跃;锂离子电池、飞轮、超级电容器、压缩空气储能、铅酸电池等则在技术开发方向比较突出。
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