郑州大学机械与动力工程学院Songzhen Tang等–三明治结构Na2CO3 /石墨烯相变热储能材料热输运性能预测

本文提出并设计了一种新型三明治结构的Na₂CO₃/石墨烯相变材料(PCM)，建立了该材料的微观结构，通过分子动力学模拟研究了其热输运性能，并研究了具有理想精度的输运性能预测方法。结果表明:三明治结构的构建使PCM模拟体系中离子具有限制作用，自扩散系数降低，剪切粘度增大。此外，三明治结构的构建有利于导热性能的提高，在研究温度范围内，PCM的导热性能平均提高了32.51%，最大提高幅度达到51.37%，为熔盐基PCM的导热性能改善提供了一种有吸引力的可能策略，有望应用于聚光太阳能发电系统。

图1. 模拟系统的建模，(a) CSP系统，(b)熔盐PCM。

图2. 输运特性计算程序流程图。

图3. 仿真系统密度，(a) PCM_a， (b) PCM_a与PCM_b的比较。

图4. 仿真系统的MSD， (a) PCM_a， (b) PCM_b。

图5. 仿真系统的自扩散系数。

图6. 仿真系统的粘度，(a) PCM_a， (b) PCM_a 与PCM_b的比较。

图7. 导热系数计算原理采用NEMD方法。

图8. PCM_a导热系数计算过程中的温度分布。

图9. 模拟系统热导率，(a) PCM_a， (b) PCM_a与PCM_b的比较。

相关研究成果由郑州大学机械与动力工程学院Songzhen Tang等人于2023年发表在International Journal of Heat and Mass Transfer (https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.123901)上。原文：Prediction of thermal transport properties for Na₂CO₃ /Graphene based phase change material with sandwich structure for thermal energy storage。