金属纳米球对太阳能电池增强光电效应分析

使用时域有限差分法(FDTD)研究不同纳米球密集度与直径对Al和Ag纳米球硅基薄膜太阳能电池光电效应的增强作用。计算结果表明,在可见光近红外波段,Ag粒子的光谱增强吸收效率g(λ)曲线波动较Al粒子曲线波动剧烈,Ag粒子的g(λ)曲线存在明显的波峰。对于Ag和Al纳米粒子,随着粒子密集度的增加,增强吸收效率G反而减小,因此针对不同材料和尺寸的纳米球粒子应存在一个最佳的粒子密集度使其G值最大。本文研究了不同直径、材料和粒子密集度的纳米球对硅基薄膜太阳能电池的增强吸收效率的影响,望能为金属纳米粒子在硅基薄膜太阳能电池中的粒子阵列分布设计提供参考,以增强光伏电池的光电效应。     

金属纳米颗粒光散射特性研究

采用基于有限元的数值模拟方法,建立微晶硅衬底上单个金属纳米颗粒与光相互作用的三维(3D)模型,分别计算不同半径的Ag、Al、Au和Cu球状纳米颗粒的散射截面、吸收截面、散射效率及耦合效率。结果表明:随着金属纳米球半径R的增大,表面等离激元偶极共振峰发生红移且展宽,同时颗粒的归一化吸收截面快速下降;在中长波段(500~1100 nm),颗粒的散射效率随R的增大而增大,但耦合效率则呈现单调下降趋势。在相同尺寸的Ag、Al、Au和Cu颗粒中,Au和Cu的吸收截面较大,当R=50 nm时,Au和Cu颗粒的吸收截面甚至大于其散射截面,二者在中短波段(300~550 nm)的散射效率明显偏低。另外,金属纳米颗粒的耦合效率对颗粒成分变化不敏感。     

纳米粒子与石蜡乳状液复合多相功能热流体的制备与性能

以石蜡乳状液为分散介质,纳米Cu粒子为导热介质,采用相转化乳化法制备了纳米Cu/石蜡复合相变乳状液,研究了纳米Cu粒子对复合相变乳状液的稳定性、流变性、导热性和热循环稳定性的影响。研究结果表明：纳米Cu/石蜡乳状液的密度、粘度和导热系数均随纳米Cu含量的增大而增大,密度变化不太明显,而导热系数则明显提高,当纳米Cu粒子含量为0.05 wt%时,复合相变乳状液的导热系数比纯石蜡乳状液提高了161.96%。由于纳米Cu粒子的添加显著增加了Cu/石蜡乳状液的导热性能,Cu/石蜡乳状液在固−液相变热循环过程中的温度平台表现不明显,但其热循环稳定性很好。     

建立余热回收中纳米工质的导热系数预测模型

采用两步法制备质量分数为1%的Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体。首先,研究其导热系数随温度和基液混合比的变化情况。然后,根据多项式回归理论建立Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体的导热系数预测模型。实验结果表明,纳米流体的稳定性随乙二醇含量的增大而增强,由于不同种类粒子间的分子吸附力不同,导致相同种类粒子容易结合形成团聚体,而Cu粒子与Al2O3粒子的团聚体则较少。导热系数随着温度的升高非线性升高,随基液中水含量的增大而下降。根据实验数据,拟合了导热系数与温度及基液混合比的多项式预测模型,回归系数R2达0. 998,精度较高可以很好地预测Cu/Al2O3-H2O/EG混合纳米流体的导热系数。该模型可以指导工程应用。     

量子尺度下Ag纳米颗粒吸收散射特性建模及分析

以量子尺度下球形和棒形Ag纳米颗粒为研究对象，通过数值模拟的方法对其吸收散射特性进行建模分析。结果表明：修正模型的计算结果相对于经典模型而言，吸收峰的位置发生明显移动，且峰值明显减小。棒形结构Ag纳米颗粒的吸收峰可有效优化至可见光波段，且有较高的吸收因子值。     

基于CNT/Ag纳米流体的分光谱太阳能光伏光热系统实验研究

传统太阳能光伏光热(PV/T)系统的光电转换和光热转换过程耦合在一起，对太阳能全光谱能量的利用率较低，为使得光电、光热过程解耦，该文探究Ag、CNT、CNT/Ag纳米流体作为分光谱PV/T系统媒介时的光谱及能量性能。首先对不同浓度纳米流体的光谱性能进行测试，然后通过实验研究不同浓度的CNT/Ag纳米流体对系统电效率和热效率的影响。结果发现相比于Ag纳米流体，浓度为1×10⁶、3×10⁶、5×10⁶、1×107μg/m³的CNT/Ag纳米流体在太阳电池光谱响应区的透过率分别上升了8.6%、9.3%、8.5%、9.2%，响应区外波段的吸收率增加了30.4%、44.5%、58.4%、56.7%。系统电效率最高为8.2%、热效率最高为45%，当CNT/Ag纳米流体浓度为5×10⁶μg/m³时，分光谱容器效率最高为18.3%时热效率达到了43%，电效率为7%。     

分频型光伏光热系统中丙二醇基Ag/CoSO_4纳米流体的性能研究

为进一步提升光伏光热(PV/T)系统性能,采用丙二醇基Ag/CoSO_4纳米流体作为PV/T系统的光谱分频液。利用分光光度计表征不同浓度分频液的光学性能,并通过实验研究其对聚光硅太阳电池电性能的影响,最后理论分析PV/T系统的综合性能。结果表明:丙二醇基Ag/CoSO_4纳米流体中CoSO_4和银纳米颗粒具有光学协同效应;在该分频液下电池电性能下降,而PV/T系统的总效率有显著提升;并随纳米流体浓度的增加,总效率不断增大,但系统MF值却先增后减;在所制备的4种浓度中,银纳米颗粒质量分数为3.18×10-3%时具有最大MF值,为1.37。     

纳米流体近场辐射与消光作用的光谱特性

以Al纳米流体为例,运用涨落电动力学方法计算球形纳米颗粒间的单色近场辐射换热量,运用Rayleigh散射近似方法计算纳米流体的消光系数,并对两者峰值光谱区间进行比较。结果表明:对于Al纳米颗粒,近场辐射偏长波区域,而消光系数偏短波区域,且消光系数透射波峰随颗粒半径增大而偏短波区域移动,这可为纳米流体非独立散射区的吸热特性研究提供参考。     

乙醇选择性催化还原NOx后处理系统在重型柴油机上的应用研究

选择催化还原是解决稀燃条件下NOx排放问题的主要技术之一。在发动机台架上对以乙醇作为还原剂的Ag/Al2O3催化剂特性进行了试验研究,对Ag/Al2O3 Cu/TiO2和Ag/Al2O3 Cu/TiO2 Pt/TiO2两种还原、氧化催化剂组合进行了对比分析。分析表明,Ag/Al2O3 Cu/TiO2 Pt/TiO2催化剂组合具有较好的去除NOx并抑制THC和CO排放升高的综合性能。整个后处理系统安装在一台排量为5.12 L的柴油机上,采用开环控制策略对乙醇喷射进行控制,在ESC测试工况下,NOx转化效率为64%,THC和CO排放基本保持原机水平。最后通过对乙醇喷射控制策略的进一步改进,使THC和CO排放得到了改善。     

磁性纳米流体Fe3O4-H2O对流换热特性研究

建立磁性纳米流体Fe3O4-H2O对流换热特性实验系统,研究有无外磁场、磁场强度、磁场方向,纳米粒子质量分数、轴向比等因素对磁性纳米流体对流换热系数的影响。实验结果表明:对流换热系数随磁场强度的增加而增大;当磁场方向与流体运动方向一致时,外磁场强化了对流换热过程;外磁场对低流速流体的对流换热过程影响比对高流速更为显著;外磁场作用于流体入口段时对流换热系数得到明显提高;质量分数范围α=0.6%~0.8%的Fe3O4-H2O纳米流体可有效强化其对流换热性能。