国家杰出青年科学基金项目-太阳能高温热化学集热储热

编辑:admin 日期:2025-01-07 15:03 访问次数:186

n项目名称
       项目名称:太阳能高温热化学集热储热
       起止时间:2024.01-2028.12
n项目负责人
      项目负责人:肖刚教授。2023年获国家杰出青年基金资助、2020年获浙江省杰出青年基金项目资助,2015年入选浙江省151人才工程第三层次培养人选。主要从事太阳能热发电、高温集热、热化学储热、布雷顿循环(超临界CO2、空气、多能互补)等方面的科研工作。近年来主持和完成国家科技部973课题、国家自然科学基金、杰青、面上、国家重点研发计划等项目十余项。在两大能源领域权威期刊《Energy Conversion and Management》、《Applied Energy》发表论文20篇、其他SCI论文110多篇,Google学术总引3300+,H指数27,ESI高被引论文2篇,中国电力出版社出版中文专著2部。获教育部科学技术进步奖一等奖1项、中国可再生能源学会科学技术人物奖1项、中国电机工程学会中国电力科学技术人物奖1项,发明专利70余项。
n研究目标
      揭示流态化换热过程中高温热化学储热颗粒群的物理化学特性长时演变机理并构建预测模型;揭示流态化换热过程中流场、温度场、氧浓度场与热化学反应之间的动态关联机制,掌握表征关键参数的方法;揭示脉冲增强型高温热化学储热颗粒流态化换热强化机制,夯实下一代光热发电技术的理论基础,助力我国可再生能源发展战略的顺利实施。
n研究内容
      1)热化学储热颗粒群在流态化换热器中的粒度、球形度、孔隙率、成分浓度及分布等特性并不均一,而且不断演化,难以通过跟踪单一的颗粒进行研究,需要通过统计学方法分析颗粒群的物化特性演变过程,在透彻掌握颗粒静态特性的基础上,揭示其物理化学特性变化规律和长时演变机理,建立高温热化学颗粒群在长时间的流态化换热过程中物化特性演变预测模型,为高温热化学颗粒流态化换热的动态调控奠定关键基础。
      2)流态化换热的主要热量来自高温热化学颗粒的释热反应,其释热速率与气固流场、温度场和氧浓度场密切相关,与换热负荷调控也直接关联,同时热化学颗粒群的反应转化率在时空上也会呈现差异化分布,因此,亟需研究它们之间的相互作用和影响规律。为了实时获得热化学反应动态特性数据,需要找出最合适的监测参数。对于高温热化学流态化换热器而言,除了温度和压力等监测数据之外,氧浓度分布是评估热化学反应动态特性的重要参数,其浓度变化可以体现整体和区域的反应进程。可见,揭示流场、温度场、氧浓度场与热化学反应之间的动态关联机制,可为高温热化学流态化换热调控提供重要参考。
      3)高温热化学储热颗粒在流态化换热过程中会出现颗粒团聚、气泡相包覆埋管等现象,这些现象会导致热化学颗粒的热量无法有效地传递给动力循环,给快速响应调峰需求增加了难度。此外,流态化换热过程涉及热化学颗粒群的物化特性演变以及热化学反应、流动、传热和传质等多场的耦合,运行参数的改变会导致热化学颗粒流态化换热特性的非线性变化,增加了系统的不稳定性以及调控的难度。因此,亟需探索高温热化学颗粒流态化换热的强化方法以及快速响应的动态调控机制,为系统建模与参数优化提供理论支撑。