太阳能热利用及储能研究方向针对“碳达峰、碳中和”目标，全方位探究高效清洁的太阳能热利用及储能技术，充分研究太阳能光-热-化学能耦合转换机理，进而提出高效可控的工业化技术路线。目前正在开展的研究方向包括：基于固体颗粒的太阳能光热利用技术、高效热化学储能介质开发、太阳能光热利用及储能工艺流程和光热协同制氢技术研究。
No. |
研究重点 |
已有进展 |
下一步规划 |
1 |
固体颗粒太阳能光热利用技术 |
1、移动填充床颗粒换热器的换热特性研究及基于机器学习方法的动态调控策略； 2、光热利用系统高温颗粒流动和换热特性研究 |
1、固体颗粒太阳能集热器、换热器等关键部件多尺度数值模拟研究及优化策略； 2、高温颗粒受力模型与传热模型构建，特别关注颗粒聚集效应与壁面效应研究； |
2 |
热化学储能介质开发 |
1、微纳米钴基储能颗粒特殊形貌化制备、掺杂改性及性能评价； 2、燃煤飞灰中磁性物质的储热性能研究； 3、高性能硅酸锂储能材料的硅/锂源筛选、制备及改性研究 |
1、钴基储能材料的成型颗粒制备流程研究； 2、“失活”储能介质再生利用； 3、硅酸锂储能材料掺杂改性及相应动力学模型研究； |
3 |
太阳能反应器系统设计 |
1、不间断运行的流化床式太阳能颗粒吸热储热系统设计； 2、旋流式颗粒反应器研究； 3、全封闭式、储热释热一体化热化学反应器系统； |
1、光热/光化学反应器系统研发； 2、基于固体颗粒的太阳能集热与储热系统原理样机设计与优化； 3、太阳能光-热-化学能全流程耦合系统工业流程设计 |
代表成果：
(1) Wenchao Fang, Sheng Chen*, Jingying Xu, Kuo Zeng, Predicting heat transfer coefficient of a shell-and-plate, moving packed-bed particle-to-sCO2 heat exchanger for concentrating solar power. Energy, 2021, 217:119389.
(2) Jianhong Fu, Sheng Chen*, Pinzhuo Chen, Chang Wen, Particle-resolved simulation on viscous flow past random and ordered arrays of hot non-spherical particles, International Journal of Multiphase Flow, 2021,103736.
(3) Lei Liu, Zijian Zhou*, Changqing Wang, Jie Xu, Hongqiang Xia, Guozhang Chang, Xiaowei Liu, Minghou Xu, Superior thermochemical energy storage performance of the Co3O4/CoO redox couple with a cubic micro-nanostructure, Journal of Energy Storage, 43 (2021) 103167
(4) Lei Liu, Zijian Zhou*, Xiaowei Liu, Ying Liu, Jie Xu, Hongqiang Xia, Minghou Xu, CoOx ceramics synthesized by a facile and rapid combustion method and its application for thermochemical energy storage, Ceramics International, 47 (2021) 35048-35056.
(5) Yue Zhou, ZijianZhou*, Lei Liu, Xiangyao She, Ruichang Xu, Jian Sun, Minghou Xu, Enhanced thermochemical energy storage stability of CaO-Based composite pellets incorporated with a Zr-Based Stabilizer， Energy and Fuels, 2021,35,22,18778-18788.
(1) 周子健，刘磊，刘小伟，一种基于四氧化三钴储热介质面向太阳能的储能反应器 - CN202110546981.X
(2) 周子健，刘磊，刘小伟，徐明厚，一种具有热化学储能性能的四氧化三钴的制备方法及产品 - CN202110438959.3
(3) 陈晟，方文超，徐静颖，徐明厚. 一种不间断运行的流化床式太阳能颗粒吸热储热系统, 申请号：202110268220.2
基于固体颗粒的太阳能光热利用系统高温颗粒流动与换热特性图
全封闭式、储热释热一体化热化学反应器
光热协同制氢原理及催化剂性能量子化学计算图