近日，西華大學(xué)能源與動力工程學(xué)院流體機(jī)械及工程團(tuán)隊(duì)成員閆盛楠博士在Energy Conversion and Management（一區(qū)，IF2020=9.709）上發(fā)表題為“Energy storage enhancement of paraffin with a solar-absorptive rGO@Ni film in a controllable magnetic field”的研究論文。

基于環(huán)境友好性及易獲取性等主要特征，太陽能是化石燃料的最佳替代品之一。太陽能高效轉(zhuǎn)換技術(shù)主要包括光電和光熱利用，其中，光熱儲能是光熱轉(zhuǎn)換的重要應(yīng)用，提高所用材料的太陽能吸收能力和儲熱能力至關(guān)重要。太陽能光熱轉(zhuǎn)換和儲存已被證明是有效的太陽能利用途徑。在相變過程中，相變材料可以儲存和釋放大量能量；因此，它們被認(rèn)為是優(yōu)良的太陽能存儲介質(zhì)。然而，相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般較低，導(dǎo)致傳熱過程緩慢，限制了相變材料的光熱轉(zhuǎn)換效率。為了解決上述問題，研究人員嘗試將納米顆粒摻入相變材料之中，并取得了優(yōu)良的效果。但是，該種方法存在一定缺點(diǎn)，例如需要大量的納米顆粒，造成成本較高；此外，一些納米顆粒容易氧化或團(tuán)聚，單位質(zhì)量相變材料的光熱吸收能力較低，而且納米顆粒不易從相變材料中分離出來，會污染相變材料。

為改善上述缺點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)成員將納米顆粒（石墨烯）涂覆在導(dǎo)磁材料（泡沫鎳）之上。泡沫鎳是一種耐腐蝕的磁性材料，通常作為基底；石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)和熱性能，廣泛用于與太陽能轉(zhuǎn)換和存儲相關(guān)領(lǐng)域，包括太陽能收集和光熱催化等。在制備實(shí)驗(yàn)過程中，將泡沫鎳作為基底，并將還原氧化石墨烯通過電化學(xué)還原方式涂覆在泡沫鎳之上，制成復(fù)合膜；該復(fù)合膜具有耐腐蝕和抗氧化性，并可重復(fù)使用。在光熱轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)過程中，將該復(fù)合膜置于固態(tài)石蠟之上，并引入外部磁場，通過調(diào)控磁場強(qiáng)度，使復(fù)合膜伴隨相變過程而緊貼固液相界面，改善石蠟光熱轉(zhuǎn)換特性。該方法結(jié)合了磁控調(diào)節(jié)與納米顆粒強(qiáng)化光熱吸收的優(yōu)點(diǎn)。磁場調(diào)控下的表面式吸收方法可以在不污染相變材料的情況下調(diào)節(jié)相變過程，提升相變材料的光熱存儲能力。

結(jié)果表明，在泡沫鎳上涂覆還原氧化石墨烯能夠有效增強(qiáng)泡沫鎳的光熱吸收能力；通過調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度可以動態(tài)調(diào)整rGO@Ni復(fù)合膜的位置，使其緊貼固液相界面，且該復(fù)合膜易取出，不會污染石蠟；增大磁場強(qiáng)度提升了準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度、儲熱能力和儲熱效率，并提高了單位質(zhì)量石蠟的光熱吸收能力以及相界面的移動速度。綜上，該方法為太陽能轉(zhuǎn)換和利用提供了一種有效解決方案。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114938

閆盛楠博士簡介

閆盛楠，博士，講師，研究方向?yàn)槎嘞嗔鲃蛹盁豳|(zhì)傳遞，曾參與國家自然科學(xué)基金重大研究計劃培育項(xiàng)目、優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目，發(fā)表SCI收錄論文7篇，EI收錄論文1篇，現(xiàn)任西華大學(xué)能源與動力工程學(xué)院教師。

關(guān)鍵詞： 吸收能力 西華大學(xué) 磁場強(qiáng)度