磁控碳纳米管强化冰储能特性研究

发布时间: 2023-09-12

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：合作开发

成果类型：发明专利

行业领域：

新能源及节能技术,高端装备制造产业,节能环保产业

成果介绍

满足能源需求与实现双碳目标可以通过可再生能源结合储能技术这样一个技术路线来实现，储能技术具有持久性和能量密度高的特质，是一座合适的桥梁去连接能源的供给和需求，可以解决能量在时间和空间上不连续不匹配的问题，是克服可再生能源的缺陷，提高能源利用率的有效手段，也是早日完成双碳目标的重要措施。其中在具有大储能密度，运行稳定特点的潜热储能研究中，单一PCM在热力学和动力学方面存在很大的局限性，在冰储能技术中，以水作为相变材料在相变蓄冷时常常会出现过冷现象，在产生过冷现象时水的实际结晶温度低于理论结晶温度，这样会使得制冷系统的蒸发温度要求降低，提高制冷难度，降低制冷效率。

成果亮点

为了解决上述问题，在部分现有提高冰储能特性的技术中，采用了在蓄冷介质中添加成核剂的方式，依靠成核剂提供的固体颗粒介质弥散在水中形成晶核，使得在水在结晶温度时能够围绕晶核更快结冰，提高其结冰效率。同时成核剂自身导热系数通常高于冰和水，故还可以依靠成核剂提高传热效率，进而提高空调整体效率。本研究在制备磁性蓄冷工质的基础上通过应用磁场进行调控，通过磁场定向调控蓄冷介质中的磁性多壁碳纳米管来形成导热网链为蓄冷中的热传导提供通道，从而提高传热能力，达到缩短蓄冷耗时的目的；同时磁场定向作用下多壁碳纳米管大比表面积的特点可以大幅减小过冷度。技术关键在于对蓄冷介质中碳纳米管功能化改性的理解，各类材料添加比例的研究以及如何对特性进行验证。这关系到材料改性后的品质，稳定性的高低以及磁反应的强弱。

团队介绍

团队负责人：邢美波，该团队的主要研究领域为制冷与低温系统热物理过程以及新材料与能源高效利用，包括绿色建筑与建筑节能、CNTs的定向导热及相变储能技术、装配式结构和结构检测与加固、太阳能热利用中的基础科学问题、建筑节能技术、低品位能源高效利用技术等。团队老师长期担任国家自然科学基金评审专家和国际SCI期刊论文评审人，近五年发表学术论文30余篇，申请国家发明授权专利8项，主持参与过多项国家自然科学基金项目、重点研发计划、北京市自然科学基金资助项目、北京市人才项目。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”融合创新制冷产业科技服务团 (中国制冷学会) 评价时间：2023-09-25

章学来

上海海事大学

教授

综合评价

该成果应用高定向导热性磁性纳米复合材料作为蓄冷工质来克服冰蓄冷技术的痛点问题，对传统冰蓄冷行业有一定的引领性作用，技术创新性较强，目标市场处于成长市场，但该市场很快会出现多种技术路线，产品竞争会很激烈。另外，因在产品所涉及的稳定性及经济性方面，还需要进一步论证研究。总体而言，该项目技术方向较好，未来具有一定的市场。建议强化技术研究及产品开发，加大产业链开发力度。

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