史建春，崔海亭（. 石家莊市節(jié)能監(jiān)察中心，石家莊 0500；. 河北科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，石家莊 05008）

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高溫熔融鹽納米固液相變復(fù)合材料研究進(jìn)展*

史建春1，崔海亭2?
（1. 石家莊市節(jié)能監(jiān)察中心，石家莊 050021；2. 河北科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，石家莊 050018）

摘 要：熔融鹽是一種非常有前景的高溫液體傳熱蓄熱工質(zhì)，在太陽能熱發(fā)電、余熱回收及工業(yè)熱利用方面有顯著的優(yōu)勢，但是熔融鹽本身存在導(dǎo)熱性能不高等問題。本文對(duì)納米復(fù)合相變材料固液相變儲(chǔ)能過程的若干最新研究進(jìn)行了回顧，綜述了熔融鹽納米固液相變復(fù)合材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，最后對(duì)納米復(fù)合相變材料固液相變儲(chǔ)能過程的未來發(fā)展和重點(diǎn)研究方向進(jìn)行了展望，認(rèn)為主要解決納米復(fù)合材料內(nèi)熔化相變傳熱雙溫度模型的建立及求解、NC-PCM的制備工藝、金屬納米粒子的團(tuán)聚性及NC-PCM蓄熱器的熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)等方面的問題是未來研究的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高溫熔融鹽；納米相變材料；導(dǎo)熱系數(shù)；蓄熱系統(tǒng)；傳熱特性

0 引 言

熔融鹽是一種非常有前景的高溫液體傳熱蓄熱工質(zhì)，在太陽能熱發(fā)電、余熱回收及工業(yè)熱利用方面有顯著的優(yōu)勢［1-4］。熔融鹽主要有碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、氟化物等。它們的相變溫度都較高，從一百多攝氏度到上千攝氏度，因而其相變潛熱較大。例如NaOH在287℃和318℃均會(huì)發(fā)生相變，相變潛熱達(dá)330 J/g，在美國和日本已試用于采暖和制冷方面［5-7］。堿的熔化熱大、穩(wěn)定性好、比熱容高，在高溫下蒸汽壓力很低，且價(jià)格便宜，是一種較好的中高溫儲(chǔ)能物質(zhì)。此類材料的最大優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)需要通過幾種熔融鹽材料的配比，把不同的鹽配制成相變溫度從一百攝氏度至上千攝氏度的儲(chǔ)能材料。

但是，熔融鹽類固液相密度不等，熔化或凝固時(shí)密度發(fā)生變化，在容器內(nèi)有空穴生成?？昭ǖ纳稍龃罅藢?dǎo)熱熱阻，會(huì)促使相變儲(chǔ)熱容器產(chǎn)生局部“熱斑”或“熱松脫”，降低容器壽命甚至導(dǎo)致其破壞。此外，熔融鹽類PCM的導(dǎo)熱系數(shù)普遍偏低，在凝固過程中，隨著固相結(jié)晶生長，其傳熱能力會(huì)逐漸減弱，儲(chǔ)熱/釋熱的均勻性差，PCM的利用率不高，熔化率小［8-9］。因此，強(qiáng)化相變材料的傳熱速率、提高相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)已經(jīng)成為進(jìn)一步拓展相變蓄熱材料應(yīng)用的關(guān)鍵。

提高相變蓄熱材料導(dǎo)熱系數(shù)的有效途徑之一是制備復(fù)合相變蓄熱材料，即在相變蓄熱材料中添加高導(dǎo)熱的金屬、泡沫金屬或非金屬固體顆粒［10-11］。在相變蓄熱材料中添加的顆粒量級(jí)都非常小，大多是毫米或微米級(jí)，由于所添加的金屬或金屬氧化物與相變材料之間的密度差較大，在復(fù)合相變材料發(fā)生熔化變?yōu)橐合鄷r(shí)，小量級(jí)的固體顆粒非常容易在混合液中沉淀析出，這就降低了復(fù)合相變蓄熱材料的強(qiáng)化換熱效果，從而在很大程度上限制了含大顆粒的復(fù)合相變蓄熱材料在工業(yè)實(shí)際中的應(yīng)用。

1 熔融鹽納米固液相變復(fù)合材料國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

所謂納米復(fù)合相變材料（Nanocomposite-PCM，NC-PCM），是納米顆粒和相變蓄熱材料的復(fù)合物，是指把金屬或非金屬納米粉體分散到有機(jī)、無機(jī)等傳統(tǒng)蓄熱材料介質(zhì)中，制備成穩(wěn)定、均勻、高導(dǎo)熱的新型蓄熱介質(zhì)［12-14］。NC-PCM因其分散相尺寸介于微觀和宏觀之間的過渡區(qū)域，給材料的化學(xué)和物理性質(zhì)帶來特殊的變化。它充分結(jié)合相變蓄熱材料和納米材料化學(xué)、物理的優(yōu)點(diǎn)，利用納米材料具有界面效應(yīng)和巨大的比表面積，使相變蓄熱材料在發(fā)生相變時(shí)不會(huì)從納米網(wǎng)絡(luò)中析出，從而解決相變蓄熱材料直接應(yīng)用時(shí)存在泄漏和高溫升華揮發(fā)等問題，使得納米相變蓄熱材料具有較高的穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性［15-16］。

高溫熔融鹽類相變材料在熔化或凝固時(shí)密度發(fā)生改變，在相變蓄熱器內(nèi)會(huì)形成空穴，空穴的體積變化大約為 8% ～ 27%?？昭ǖ男螤詈臀恢檬怯?jì)算PCM容器內(nèi)溫度分布的重要參數(shù)。研究表明，空穴的尺寸大小和分布與PCM的溫度分布相耦合，大尺寸的空穴削弱了徑向熱傳遞對(duì)容器產(chǎn)生擠壓作用形成“熱斑”，而小尺寸的空穴增加了容器的有效熱導(dǎo)率會(huì)降低容器的壁溫。高導(dǎo)熱率復(fù)合相變材料可以強(qiáng)化相變熱傳導(dǎo)的過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)空穴尺寸和分布的控制，從而能提高 PCM儲(chǔ)/釋熱的均勻性和利用率［8-9］。

1.1 納米復(fù)合相變材料方面研究進(jìn)展

方曉明等［17］將無機(jī)/有機(jī)納米復(fù)合技術(shù)引入蓄熱材料領(lǐng)域，提出將無機(jī)層狀礦物和有機(jī)相變蓄熱材料進(jìn)行納米復(fù)合的新方案，采用“液相插層法”將有機(jī)相變蓄熱材料嵌入到膨潤土的納米層間，制備膨潤土/有機(jī)相變物納米復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料。FANG等［18］采用超聲波工藝方法及細(xì)乳液原位聚合的方法，研制出了以正十八烷為囊芯、聚苯乙烯為囊壁的納米膠囊相變蓄熱材料。PANKRAT'EV等［19］將無機(jī)鹽CaCl2和LiBr浸潤到同系列納米孔母體材料如醇凝膠、普通 SiO2氣凝膠、分子篩和高密度 SiO2氣凝膠中，制備出了新型NC-PCM。ELGAFY等［20］的研究表明隨著納米碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，石蠟/納米碳纖維混合相變蓄熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)也增大。FANG等［21］將納米膠囊加入到十四烷中，增強(qiáng)了相變材料的蓄冷性能。WU等［22］制備了分散性較好的納米銅粉/石蠟復(fù)合相變材料，并對(duì)其熱物性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得出由于納米顆粒的添加提高了相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)，因而使傳熱加快。章學(xué)來等［23］研究了納米銅、納米鋅、納米鐵、納米鎳和納米鋁對(duì)赤藻糖醇的蓄熱性能影響，結(jié)果表明添加0.4%的納米銅-赤藻糖醇過冷度下降89.5%，潛熱值下降0.3%，液態(tài)、固態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)分別增大3.3倍和2.8倍。吳淑英等［24］采用 HotDisk熱分析儀測試了銅-石蠟體系在不同溫度、熱循環(huán)次數(shù)和納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的導(dǎo)熱系數(shù)。研究表明 Cu-石蠟體系的固、液態(tài)導(dǎo)熱系數(shù)隨納米Cu顆粒含量的增加呈非線性增加，復(fù)合材料在經(jīng)歷100次熱循環(huán)后，材料的導(dǎo)熱系數(shù)值仍較穩(wěn)定。上述文獻(xiàn)中只是對(duì)NC-PCM進(jìn)行了表征，并對(duì)影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素作了定性分析，未能建立相應(yīng)的理論模型，無法從定量上計(jì)算分析NC-PCM導(dǎo)熱系數(shù)的強(qiáng)化機(jī)理。

1.2 理論研究方面研究進(jìn)展

當(dāng)納米粒子與 PCM間物性差距較大且存在換熱時(shí)，局部熱平衡的假設(shè)不成立，需考慮局部非熱平衡，在建模時(shí)需采用雙方程模型對(duì)納米粒子和PCM分別列出能量方程。WHITAKER［25］對(duì)局部熱平衡的條件進(jìn)行了分析，認(rèn)為PCM和骨架間的物性差距越大，則二者間的非熱平衡越甚。在雙溫度模型上，南京理工大學(xué)趙凱等［26］運(yùn)用LBM模型，建立了描述納米流體流動(dòng)與傳熱過程的格子-Boltzmann模型，用消息傳遞機(jī)制實(shí)現(xiàn)了平板間納米流體流動(dòng)與傳熱過程的LBM并行計(jì)算，表明LBM并行計(jì)算方法應(yīng)用于納米流體流動(dòng)傳熱計(jì)算能夠提高計(jì)算效率。王補(bǔ)宣院士［27］提出以納米顆粒團(tuán)聚統(tǒng)計(jì)平均尺度的團(tuán)簇表觀特征量的解析計(jì)算方法。丁國良教授［28］模擬了流體中納米顆粒團(tuán)聚體的三維空間結(jié)構(gòu)并用熱阻網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算了團(tuán)聚體的導(dǎo)熱系數(shù)。張麗霞、高鐮等介紹了解決無機(jī)納米粒子團(tuán)聚的途徑，以及目前解決無機(jī)納米粒子在聚合物基體中均勻分散的最新研究情況［29-30］。林怡輝［31］對(duì)實(shí)際納米粒子分形結(jié)構(gòu)的描述做了許多分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)具有明顯的分形特征。由于在納米流體體系中出現(xiàn)了納米顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)、界面特征等新現(xiàn)象，這些理論并不能準(zhǔn)確地預(yù)測納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)［32］，隨著對(duì)納米材料研究的迅速發(fā)展，針對(duì)納米顆粒的分散性研究，一些學(xué)者提出了新的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算模型?，F(xiàn)有的模型沒有考慮尺度的影響，都是基于宏觀熱擴(kuò)散理論建立起來的，而納米顆粒浮液導(dǎo)熱系數(shù)出現(xiàn)這種特異性的主要原因是由于納米顆粒尺度效應(yīng)所引起的相關(guān)作用。由于對(duì)納米顆粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律沒有充分的了解，提出的模型對(duì)影響納米流體強(qiáng)化傳熱的影響因素難以全面考慮，并且數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間缺乏相應(yīng)的比較，因而現(xiàn)有的模型需要進(jìn)一步改進(jìn)，對(duì)納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的理論研究還有待深入。

1.3 提高熔融鹽導(dǎo)熱性能、潛熱等方面的研究進(jìn)展

在尋求強(qiáng)化熔融鹽相變材料導(dǎo)熱性能、潛熱的過程，首先采用的方法是增加相變材料與傳熱介質(zhì)間的傳熱面積，通過使用金屬翅片和泡沫金屬等高導(dǎo)熱的材料充當(dāng)延伸表面以強(qiáng)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的傳熱效率。另一方面，通過傳統(tǒng)相變材料與多孔材料進(jìn)行復(fù)合所形成的復(fù)合相變材料具有較高的有效導(dǎo)熱系數(shù)，相變材料與基體結(jié)合的目的在于防止固液相變時(shí)相變材料的泄漏。目前，國內(nèi)外研究的無機(jī)鹽高溫復(fù)合相變材料主要有以下三類：金屬基/無機(jī)鹽相變復(fù)合材料、熔融鹽/膨脹石墨相變復(fù)合材料和無機(jī)鹽/陶瓷基相變復(fù)合材料［33-38］。

（1）金屬基/無機(jī)鹽相變復(fù)合材料

金屬基主要包括價(jià)格低、導(dǎo)熱性能優(yōu)良的鋁基（泡沫鋁）、銅基（泡沫銅）和鎳基相變材料等，相變儲(chǔ)能材料主要包括各類熔融鹽和堿。祁先進(jìn)等［39］將K2CO3、Li2CO3、Na2CO3、LiOH和NaOH等物質(zhì)分別與金屬 Ni復(fù)合形成的各種新型復(fù)合蓄熱材料，其中熔融鹽含量達(dá)到85%左右，從而使復(fù)合材料具有較高的蓄熱密度。通過SEM圖可知熔融鹽比較均勻地分布在多孔質(zhì)網(wǎng)狀金屬基體Ni中，并且金屬骨架把相變?nèi)廴邴}分成無數(shù)個(gè)微小的蓄熱單元，從而使復(fù)合蓄熱材料具備快速放熱、快速蓄熱等優(yōu)良性能。徐偉強(qiáng)等［14］制造了填充泡沫鎳的固液相變蓄熱容器并與未填充泡沫鎳的蓄熱容器一同進(jìn)行了相變蓄熱實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)后對(duì)各容器進(jìn)行了CT掃描，得到了容器內(nèi)部的空穴分布圖像。圖1為填充泡沫鎳前后容器空穴分布 CT圖像，驗(yàn)證了填充泡沫鎳能夠有效改善固液相變過程中的空穴分布和傳熱性能，證明了利用金屬添加物來提高儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)能密度具有一定的可行性。

圖1 填充泡沫鎳前容器空穴分布CT圖像［14］Fig.1 CT images of void distribution of container without embed with nickel foam［14］

圖2 填充泡沫鎳后容器空穴分布CT圖像［14］Fig. 2 CT images of void distribution of container after embed with nickel foam［14］

（2）熔融鹽/膨脹石墨相變復(fù)合材料

膨脹石墨具有極好的導(dǎo)熱性能，室溫下導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)300 W/（m·K），以膨脹石墨為添加劑制備相變儲(chǔ)熱復(fù)合材料，可以達(dá)到提高導(dǎo)熱系數(shù)的效果。張燾等［40］采用水溶液法成功制備了性能優(yōu)異的NaNO3-LiNO3/膨脹石墨、NaNO3-LiNO3/石墨烯復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。利用DSC、MDSC研究了膨脹石墨、石墨烯的添加對(duì)NaNO3-LiNO3相變熱、峰值溫度、導(dǎo)熱系數(shù)等熱物性的影響。結(jié)果表明，膨脹石墨、石墨烯的添加使得混合鹽的相變熱均略有減少，但相變峰值溫度分別降低了1.30℃和2.16℃，導(dǎo)熱系數(shù)分別提高了37.6%和268.8%。ZOUBIR等［41-42］將膨脹石墨與硝酸鉀和硝酸鈉的混合鹽復(fù)合，當(dāng)膨脹石墨的含量為15% ～ 20%時(shí)，制備的復(fù)合材料導(dǎo)熱率最高為20 W/（m·K），圖3為制備復(fù)合材料的SEM形貌圖。

圖3 制備復(fù)合材料的SEM形貌圖［41］Fig. 3 SEM images of graphite/salt composites［41］

（3）無機(jī)鹽/陶瓷基相變復(fù)合材料

無機(jī)鹽/陶瓷基復(fù)合儲(chǔ)能材料是由多微孔陶瓷基體和分布在基體微孔網(wǎng)絡(luò)中的相變材料（無機(jī)鹽）復(fù)合而成，在使用過程中可以同時(shí)利用陶瓷基材料的顯熱和無機(jī)鹽的相變潛熱，而且其使用溫度隨復(fù)合的無機(jī)鹽種類不同而變化［43］。劉良珍［44］提出了研究無機(jī)鹽/陶瓷基復(fù)合儲(chǔ)能材料的必要性，通過實(shí)驗(yàn)分析了影響無機(jī)鹽/陶瓷基復(fù)合儲(chǔ)能材料儲(chǔ)能效果的因素，認(rèn)為材料的性能及其穩(wěn)定性不僅取決于相變材料和陶瓷基體材料的性質(zhì)，還取決于材料的制備工藝，包括材料顆粒度和均勻性以及燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間等。吳建峰等［45］利用熔融浸滲工藝將相變材料NaCl與SiC泡沫陶瓷復(fù)合，成功制備了一種高溫復(fù)合相變蓄熱材料，對(duì)復(fù)合材料樣品進(jìn)行了XRD、SEM、TG-DTA測試分析，結(jié)果表明：SiC 與NaCl具有良好的化學(xué)相容性，SEM照片表明SiC 與 NaCl結(jié)合完好，復(fù)合材料在 NaCl的相變溫度801.6℃出現(xiàn)吸熱峰，相變潛熱為157.9 kJ/kg，該蓄熱材料具有較高的蓄熱密度，可以實(shí)現(xiàn)高溫蓄熱。圖4為復(fù)合材料的SEM形貌圖。

圖4 復(fù)合材料的SEM形貌圖［45］Fig. 4 SEM images of molten salts/ceramic-foam composites［45］

由以上文獻(xiàn)可知，不同復(fù)合類型的復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)有很大的不同，其中熔融鹽金屬基復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)最大，該復(fù)合類型的蓄熱材料具備快速放熱、快速蓄熱等優(yōu)良特點(diǎn)。陶瓷與泡沫金屬基熔融鹽儲(chǔ)熱材料都是憑借毛細(xì)管張力使熔化后的無機(jī)鹽保留在機(jī)體內(nèi)而不會(huì)流出。石墨本身具有良好的耐腐蝕性，可將相變材料擠壓或浸漬到膨脹石墨層之間，這使得膨脹石墨成為高溫相變材料的基體之一。

2 熔融鹽納米固液相變復(fù)合材料研發(fā)方向

綜上可知，納米技術(shù)與相變儲(chǔ)熱技術(shù)的研究均取得了一定的進(jìn)展，相變材料多為中常溫，高溫領(lǐng)域的研究很少，適合于熔融鹽的納米復(fù)合材料的制備、蓄熱機(jī)理及實(shí)驗(yàn)問題研究較少，目前尚未見到將納米與熔融鹽復(fù)合的儲(chǔ)熱材料實(shí)際應(yīng)用于熔融鹽蓄熱器的實(shí)驗(yàn)及理論研究的報(bào)道。要將其發(fā)展成為一種實(shí)用技術(shù)，有許多基礎(chǔ)性的科學(xué)問題尚待解決。進(jìn)一步的研究應(yīng)分別考慮納米復(fù)合材料骨架和混合熔融鹽不同傳熱過程進(jìn)行研究，主要解決納米復(fù)合材料內(nèi)熔化相變傳熱雙溫度模型的建立及求解、NC-PCM 的制備工藝、金屬納米粒子的團(tuán)聚性及NC-PCM蓄熱器的熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)等方面的問題。原有的模型難以全面考慮納米顆粒及團(tuán)聚性對(duì)強(qiáng)化傳熱的影響因素，因而現(xiàn)有的模型尚待改進(jìn)，并且模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏比較。因此，筆者建議應(yīng)該從以下幾方面進(jìn)行深入的研究。

（1）NC-PCM的制備及熱物性方面。研究金屬納米粒子與高溫熔融鹽的優(yōu)化配比，如何調(diào)控混合后材料的相變溫度、相變潛熱、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)等熱物性參數(shù)。

（2）基于納米材料的高溫熔融鹽蓄熱機(jī)理研究。研究基于納米材料的高溫熔融鹽導(dǎo)熱系數(shù)增大的機(jī)理，從納米顆粒熱傳導(dǎo)內(nèi)在過程、納米顆粒布朗運(yùn)動(dòng)、晶格振動(dòng)以及納米顆粒的團(tuán)簇形成及移動(dòng)等方面，分析納米顆粒浮液導(dǎo)熱系數(shù)的特異性規(guī)律。研究金屬納米粒子的團(tuán)聚性和高溫下金屬納米粒子的沉淀性。由于納米粒子的比表面積大，比表面能高，使顆粒間容易發(fā)生團(tuán)聚，形成較大的團(tuán)聚體，從而發(fā)生沉降。研究納米復(fù)合高溫相變蓄熱材料如何形成穩(wěn)定、均勻特性。

（3）NC-PCM相變傳熱的實(shí)驗(yàn)研究。研制金屬納米粒子/熔融鹽的復(fù)合儲(chǔ)熱材料容器的單元換熱管，并對(duì)其進(jìn)行熱物理性能、循環(huán)穩(wěn)定性性能試驗(yàn)；通過實(shí)驗(yàn)獲得納米復(fù)合材料混合熔融鹽固液在相變傳熱過程中介質(zhì)和內(nèi)部溫度場的變化。

（4）NC-PCM相變傳熱數(shù)值模擬研究。采用軟件對(duì)相變材料熔化和凝固過程的相變傳熱進(jìn)行數(shù)值模擬。在模擬過程中，同時(shí)考慮液相自然對(duì)流、熔化過程的體積膨脹、固相在液相中的下沉、緊密的接觸熔化等情況。從成核作用、導(dǎo)熱系數(shù)提升熱量輸出速率以及導(dǎo)溫系數(shù)等方面分析納米顆粒對(duì)相變材料熔化和凝固速率的影響。

3 結(jié) 語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷深入，關(guān)于熔融鹽相變儲(chǔ)熱材料的研究已經(jīng)取得了豐碩的研究成果，熔融鹽蓄熱技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代太陽能熱力發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，對(duì)電站的正常運(yùn)行及成本效益有著非常重要的作用。盡管納米與熔融鹽復(fù)合變材料有儲(chǔ)能密度高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但其應(yīng)用范圍仍有限，能真正用于實(shí)際生產(chǎn)的材料卻很少，大多數(shù)均停留在試驗(yàn)階段，所以應(yīng)進(jìn)一步針對(duì)納米復(fù)合材料內(nèi)高溫混合熔融鹽固液相變過程進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，揭示基于納米復(fù)合材料的高溫熔融鹽類介質(zhì)內(nèi)傳熱傳質(zhì)規(guī)律與轉(zhuǎn)換機(jī)理，系統(tǒng)地設(shè)計(jì)方法、控制利用空穴分布技術(shù)，為其在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用提供理論依據(jù)和可靠的工程指導(dǎo)。相信隨著研究的不斷深入，納米熔融鹽相變儲(chǔ)熱材料會(huì)有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和更為廣闊的應(yīng)用前景。

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Progress in Research of High Temperature Molten Salt Nanocomposite-Phase Change Material

SHI Jian-chun1， CUI Hai-ting2
（1. Shijiazhuang Energy-saving and Supervise Center， Shijiazhuang 050021， China；2. College of Mechanical Engineering， Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang 050018， China）

Abstract：Mixed molten salts are considered as promising media for both heat transfer and thermal energy storage and they have obvious advantages in solar thermal power generation， waste heat utilization and industrial process heat use. However， molten salts phase change materials still have disadvantages of low thermal conductivity. Recent studies of solid-liquid phase change energy storage processes and the state-of-the-art development of the nanocomposite phase change material were reviewed. According to the review of the future development and important research direction of solid-liquid phase change energy storage processes of nanocomposite phase change materials， it is necessary to conduct the research in various aspects including the establishment of two temperature model of phase change heat transfer in the nanocomposite melting， NC-PCM mixing process， aggregation of metal particles and thermal cycling test of NC-PCM storage unit problem.

Key words：high temperature molten salt； nanocomposite-phase change material； thermal conductivity； storage system；heat transfer characteristics

中圖分類號(hào)：TK513

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.003

文章編號(hào)：2095-560X（2016）02-0094-06

* 收稿日期：2015-11-02

修訂日期：2016-03-10

基金項(xiàng)目：河北省自然科學(xué)基金（E2014208005）；河北省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（ZH2012079）

通信作者：?崔海亭，E-mail：cuiht@126.com

作者簡介：

史建春（1964-）男，學(xué)士，主要從事節(jié)能技術(shù)開發(fā)與監(jiān)察工作。

崔海亭（1964-）男，教授，博士，主要從事蓄熱與強(qiáng)化傳熱技術(shù)的研究。