碳化物光熱轉(zhuǎn)換納米流體的制備

　　化石能源危機(jī)與環(huán)境污染是目前最嚴(yán)重的世界性難題，尋找可替代化石能源的清潔能源是當(dāng)務(wù)之急。其中太陽能獲取容易、總量大、清潔安全、對環(huán)境友好，從而成為研究的重點(diǎn)。納米流體在太陽能光熱利用方面有非常好的前景，光熱轉(zhuǎn)換納米流體的制備與性能研究對太陽能光熱利用具有重要意義。

　　本文通過分散法制備了ZrC/水納米流體，借助XRD和TEM對ZrC納米顆粒的組成、形貌進(jìn)行了表征，通過沉降法研究了ZrC/水納米流體的穩(wěn)定性，搭建了光熱轉(zhuǎn)換性能測試裝置，改進(jìn)了光熱轉(zhuǎn)換效率的計(jì)算方法，研究了其光吸收、光熱轉(zhuǎn)換性能。結(jié)果表明：納米流體經(jīng)超聲30分鐘，PVP分散劑加入量為碳化鋯質(zhì)量的8-10%時(shí)穩(wěn)定性最好；納米流體的透過率隨固含量增加而降低；當(dāng)光程為lcm、固含量為0.02 wt%時(shí)太陽光幾乎全吸收，太陽加權(quán)吸收系數(shù)。達(dá)到0.99太陽光模擬條件下，0.02 wt% ZrC納米流體的最大溫升為38.2℃，光熱轉(zhuǎn)換效率為92%。這種效率計(jì)算方法考慮了熱量的散失，因而能更合理的評價(jià)納米流體光熱轉(zhuǎn)換性能。

　　通過研磨法制備了WC/水納米流體，研究了分散劑種類、加入量對納米流體穩(wěn)定性的影響，研究了納米流體的光吸收、光熱轉(zhuǎn)換性能，結(jié)果表明：選擇2 wt%的PVA作為分散劑可以得到穩(wěn)定的納米流體；WC納米流體的光吸收隨固含量增加而增強(qiáng)，當(dāng)光程為1 cm時(shí)，0.3 wt% WC納米流體的4。為0.99太陽光模擬條件下，固含量為0.3 wt%的WC納米流體最大溫升為39.5℃，光熱轉(zhuǎn)換效率為97%，是理想的太陽能吸收體。

　　以WC納米流體為光熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)搭建了太陽能水蒸發(fā)試驗(yàn)裝置，利用納米流體局部加熱水蒸發(fā)提高太陽能利用率，通過增加納米流體濃度來提高蒸發(fā)效率。和純水整體蒸發(fā)相比，蒸發(fā)量、蒸發(fā)速率顯著增大，使用0.3 wt%的WC納米流體蒸發(fā)速率為1.53 kg.m-2.h.l;與純水空白對照組相比，使用0.3 wt%的WC納米流體蒸發(fā)效率增加23%，這為納米流體在太陽能水蒸發(fā)及海水淡化領(lǐng)域提供新的思路。碳化鋯和碳化鎢納米流體均表現(xiàn)出寬波段吸收特性，可以顯著增強(qiáng)對太陽輻射的吸收，這些工作對光熱轉(zhuǎn)換納米流體在太陽能利用領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。