硝酸熔盐纳米流体比热容提高的模拟与实验研究

魏小兰 林国庆 丁静 王维龙 陆建峰 刘书乐

(1.华南理工大学 化学与化工学院，广东 广州 510640；2.中山大学 材料与工程学院，广东 广州 510006)

新型清洁无污染能源的高效应用是应对能源危机和环境污染的有效措施。太阳能作为一种可再生清洁能源，具有极高的利用潜力[1- 3]。太阳能光热技术能够整合储热系统，使其成为包括我国在内的众多国家和地区利用太阳能发电的重要选择[4- 10]。为摆脱太阳能利用中的季节局限性，解决发用电高峰的不匹配问题，工程上需要一种能够将太阳能储存起来以待调配供给的储热材料。为了最大化能量利用率，目前多使用温域宽、蒸气压低、热导率和比热容均较大的熔盐作为传储热材料。

传储热系统中储热材料的性质决定了整个系统的效率[11]，目前商用比较成熟的熔盐多为硝酸熔盐(如太阳盐、Hitec等)，但是硝酸熔盐的明显缺点是热物性(尤其是比热容)相对较低。为进一步强化传储热工质的热物性，提高传储热效率，Choi等[12]首次提出向流体里加入极少量纳米颗粒形成纳米流体，并发现该方法能使流体的热性能有明显提高。近年来，越来越多的学者对各种纳米流体进行了研究。Shin及其团队[13- 14]在Li2CO3-K2CO3熔盐中添加1%(质量分数，下同)的SiO2，流体比热容提高了19%～24%；在三元LiNO3-NaNO3-KNO3中掺杂SiO2(粒径分别为5、10、30和 60 nm)，流体比热容增幅在13%～16%之间。Jo等[15]在二元Li2CO3-K2CO3熔盐中复合碳纳米管(MWCNT)，通过改变熔盐配比发现，无论固态还是液态，混合物的比热容都有明显的提高，液态流体比热容提高可达6.0%～29.3%；……