西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室敬登伟教授学术讲座

太阳能高效低成本转化利用过程中的多相流光热物理问题

主讲人 : 敬登伟

微纳尺度颗粒悬浮体系在太阳能光电、光热转化尤其是制氢过程中应用广泛。多物理场下复杂流动状态的团聚颗粒形态及孔隙特性的变化将使体系对不同波段光能的吸收散射发生巨大改变，并对体系光热吸收转化及制氢效能产生决定性影响。因此，颗粒悬浮体系与光/热场的高效耦合成为上述能源转化过程能效提高的关键。然而，既往研究多集中于微纳固体颗粒制备及结构控制本身，对颗粒在实际多相反应体系中的光热物理特性缺乏合理有效的调控方法，致使该环节成为体系能量提升及成本降低的瓶颈。本研究针对微纳颗粒悬浮体系的二次团聚、尺度效应、微观相界面流动及跨介质能质输运展开系统的实验及理论研究，揭示不同尺寸及形貌的功能颗粒的动态团聚特性及其与光/热场耦合的微观机理。通过预测及优化颗粒的团聚形态、颗粒与不同波长的入射光的碰撞吸收，设计高效低成本的悬浮颗粒反应体系，实现太阳能转化效率的大幅提高。进一步，提出“小尺寸、高能流、光调控、自输运”的能流转化系统设计优化思路，深入研究变流场、变温度、变光强工况下微纳颗粒流体的定向超低阻、跨尺度能质传输。探索通过光热辐射场的主动调控方式，优化悬浮系体水力学分散特性，通过改造颗粒微观理化结构及界面特性反向调控悬浮流体分散状态及其对不同波段入射能流的选择性吸收转化，从而实现非稳态辐射场与准稳态化学反应流的高效耦合，最终实现太阳能光热场能量的连续高效存储及转化。通过建立并完善光热耦合复杂多相化学反应体系内“场”“流”耦合互动过程的高效调控理论和方法，未来期望发展出“多相流光热物理”能源转化科学理论体系，使其成为多相流学科未来重要研究方向。

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主讲人简介：

敬登伟，西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室教授，油气水多相流研究所所长、陕西省可再生能源工程研究中心副主任，英国皇家学会牛顿高级学者。面向国家清洁低碳安全高效能源体系构建的战略目标，长期围绕太阳能规模转化利用及多相流相关领域开展研究。作为负责人先后主持国家自然科学基金项目6项，是科技部太阳能制氢首个国家重点研发计划项目负责人。担任中国可再生能源学会氢能专委会副主任、中国工程热物理学会多相流专委会副秘书长、中国电工学会氢能专委会委员。担任国际期刊Nano Reports主编、J. Appl. Compute. Mech. 副主编，Therm. Sci. Eng. Prog.、Fluid Mech. Res.、Asian J. Energy等期刊编委，在Nature子刊、能源化工著名期刊发表SCI论文160余篇，英文专著2部；成果被SCI他引4600余次，公示及授权发明专利30余项，其中2项PCT国际专利；参与主持制定2项氢能相关国家标准、作为编委会成员参编《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书-低碳低成本氢源的实现路径》，入选美国斯坦福大学发布的能源领域全球前2%顶尖科学家榜单。研究成果被国际光学工程学会(SPIE)在其官网上给予专门报道,并受邀在SPIE大会上做半小时大会特邀报告。曾获国家自然科学二等奖、陕西省科学技术一等奖及陕西省教学成果特等奖等多项奖励。