基于纳米材料的双电层俘能机理研究及其系统优化

基本信息
批准号:11872302
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:陈曦
学科分类:
依托单位:西北大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:闫渊,赵炜,肖航,朱亮亮,税子怡,董龙雷,张晨,陈友龙,邓晓彬
关键词:
界面效应固液界面纳米多孔材料输运物理特性
结项摘要

With a huge demand for energy in modern society, recycling waste energy has become an important approach to energy (re-)generation. It is of great significance to develop and study an effective waste heat / kinetic energy-harvesting system to alleviate the energy crisis. This proposal aims to explore a new energy-harvesting material based on nanoporous materials which could efficiently harvest the waste heat or kinetic energy thanks to the electric double layer mechanism. A new energy-harvesting system is to be developed that can convert waste heat or kinetic energy into electric energy. A systematic study of the energy-harvesting mechanism will be conducted. Both multi-scale simulation and macroscopical experiments will be employed to study the energy conversion process from thermal energy or kinetic energy to electric energy. Besides, the energy-conversion mechanism at the nanoscale solid-liquid interface will be explored in detail. Finally, we can obtain a systematic relationship among the parameters of the nanoporous material, heat energy, kinetic energy, ionic liquid and the performance of the energy-harvesting system. In the next step, systematic optimization study will be performed for the structure of the nanoporous material and the energy-harvesting system, through multi-scale analysis. Therefore, we can develop the most efficient energy-harvesting system according to the practical applications. The new energy-harvesting system has the advantages of cleanness, safety, pollution-free, and renewability, providing a new technology for energy (re-)generation.

面对人类对能源的大量需求,回收生活中的废能已成为一种重要的能源产生方式,研究一种高效的废热/动能的能量回收体系,对缓解能源压力具有重要意义。本项目基于双电层理论研发出一种可高效地回收废热/动能的纳米多孔俘能材料,并建立一套可将废热/动能转换为电能的新型能量回收体系,且对其俘能机理展开系统研究。结合多尺度模拟和宏观实验研究热/动-电的能量转换过程,获得纳米尺度固液接触界面上热/动-电的能量转换机理,并分析纳米多孔俘能材料的各个表征参数和热能、动能、离子溶液的各个参数对俘能系统性能的影响规律。根据多尺度分析,对纳米多孔俘能材料和废热/动能的俘能系统的结构进行优化设计,获得俘能系统的各个参数对其性能的影响规律,并根据不同的使用条件设计出最高效的能量俘获系统结构。本项目中的俘能系统兼具清洁、安全、无污染、可再生等优异特性,为新能源的研发提供了一种新的思路。

项目摘要

为了缓解环境问题带来的压力以及满足人类对清洁能源的需求,高效回收废能作为一种绿色可持续的能源产生方式十分重要。基于此,本课题研发了一种轻质和高效的,低品味热/动能回收俘能纳米多孔材料和俘能系统,对缓解能源压力具有重要意义。项目开展了以下研究:(1)在纳米尺度上,采用分子动力学模拟,阐述了固液接触界面上热/动能-电能的转换机理,研究了热能参数(温度变化量)和动能参数(振动频率、流速)、离子溶液的浓度和种类对能量转换效率、输出电压、内阻等的影响规律,建立了系统的微纳米力学能量转换理论体系;(2)基于现有的纳米多孔材料制作技术,结合微纳米力学能量转换机理,开展了俘能纳米多孔材料研发的实验研究,分析了纳米多孔材料的参数(如比表面积、孔隙率、孔径分布、几何形状、亲疏水性、柔韧性等)对能量转换效率、输出电压、内阻等的影响规律,并优化了纳米多孔材料的结构,研发出高效的纳米多孔俘能材料;(3)利用上述俘能纳米多孔材料,结合微纳米力学能量转换机理,开展了俘获热/动能的实验研究,开发了俘获热/动能的俘能系统;(4)结合多尺度模拟、理论分析和宏观实验,优化设计高效俘获热/动能系统的能量转换系统结构。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
4

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

陈曦的其他基金

批准号:40571030
批准年份:2005
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
批准号:11572238
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81173645
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:71471083
批准年份:2014
资助金额:59.30
项目类别:面上项目
批准号:71771118
批准年份:2017
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:30670184
批准年份:2006
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:21175112
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51079167
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71801015
批准年份:2018
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70903026
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703741
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21675133
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11073041
批准年份:2010
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
批准号:21602246
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51906042
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51708180
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81804106
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20775064
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:41002035
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11873002
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:30170374
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:71571081
批准年份:2015
资助金额:49.30
项目类别:面上项目
批准号:51508361
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70901039
批准年份:2009
资助金额:17.20
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301674
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21375112
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:31460095
批准年份:2014
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81770304
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:61703315
批准年份:2017
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81673667
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:10803017
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81070863
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:10627402
批准年份:2006
资助金额:120.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31302111
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39570813
批准年份:1995
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:81170154
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61601351
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51704145
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10974111
批准年份:2009
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:81901405
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31200868
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40730633
批准年份:2007
资助金额:180.00
项目类别:重点项目
批准号:20975085
批准年份:2009
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:60574064
批准年份:2005
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:U1833130
批准年份:2018
资助金额:34.00
项目类别:联合基金项目
批准号:11273043
批准年份:2012
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
批准号:11304359
批准年份:2013
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21865010
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50906054
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60704029
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81402653
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11372241
批准年份:2013
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:31601620
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41672104
批准年份:2016
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:61671264
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61374205
批准年份:2013
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:11701094
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71171106
批准年份:2011
资助金额:43.90
项目类别:面上项目
批准号:31571096
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81871849
批准年份:2018
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:81502882
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61501341
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21876141
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61201050
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20375033
批准年份:2003
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:30871024
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81300911
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30770862
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:41603006
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301675
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301455
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39970298
批准年份:1999
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:29877022
批准年份:1998
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:81470484
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:30370524
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:11874233
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:11601062
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81001195
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11204300
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11172231
批准年份:2011
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:81702146
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802141
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1509209
批准年份:2015
资助金额:210.00
项目类别:联合基金项目
批准号:U1630130
批准年份:2016
资助金额:70.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51706064
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41871340
批准年份:2018
资助金额:57.50
项目类别:面上项目
批准号:61074148
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:11405051
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

多稳态压电俘能系统的力电耦合机理研究

批准号:11802237
批准年份:2018
负责人:周生喜
学科分类:A0702
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于电纺纳米纤维基膜的IPMC高效俘能机制与调控

批准号:51505401
批准年份:2015
负责人:赵扬
学科分类:E0512
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
3

路面振动压电俘能系统的动力学特性及俘能机理研究

批准号:51175359
批准年份:2011
负责人:孙春华
学科分类:E0503
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

考虑挠曲电和表面效应的压电纳米俘能器力电耦合特性研究

批准号:11502084
批准年份:2015
负责人:鄢之
学科分类:A0808
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目