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科研项目
项目编号 项目名称 项目来源 起讫时间 承担角色 项目类别
51676158 超临界水循环流化床反应器提升管两相流动传热特性及机理研究 国家自然科学基金项目2017-1~负责人纵向项目
91634109 超临界水流化床反应器介尺度流动结构形成机理及对动量传递作用机制 国家自然科学基金项目2017-1~负责人纵向项目
2016YFB0600102-2 超临界H2O/CO2/H2中氢的燃烧特性实验研究 科技部重点专项子课题2016-7~负责人纵向项目
2016KTZDGY08-02 超临界水循环流化床煤气化炉的设计及放大关键技术 陕西省科技统筹创新工程计划项目2016-1~负责人纵向项目
2016XXXX 西安交通大学拔尖人才配套 其他2016-1~负责人项目
51322606 可再生能源利用中的工程热物理问题 国家自然科学基金项目2014-1~2016-12负责人纵向项目
2013010 太阳能热化学分解二氧化碳和水制备合成气的基础研究 中央高效基本科研业务费2014-1~2016-12负责人纵向项目
201151 全国优秀博士论文作者基金 国家教育部项目2011-1~2015-12负责人纵向项目
NCET-10-0678 新世纪优秀人才 国家教育部项目2011-1~2013-12负责人纵向项目
50906069 超临界水流化床两相流动阻力及颗粒分布特性研究 国家自然科学基金项目2010-1~2012-12负责人纵向项目
20090201120007 超临界水流化床两相流动阻力特性的实验研究 国家教育部项目2010-1~2012-12负责人纵向项目
2009CB220005 太阳能制氢催化材料与辅助功能材料的设计、优化及定向调控 973项目2009-1~2013-9负责人纵向项目
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研究方向

        课题组以可再生能源的高效转化与利用为背景,主要围绕太阳能、生物质能等转化利用过程中的多相流热物理、热化学问题,具体开展生物质超临界水流化床气化反应器内多相流动与传热、太阳能热化学循环分解水和二氧化碳制备液体燃料、太阳能热化学循环储能以及太阳能聚焦供热与生物质超临界水气化耦合制氢等方面的研究。研究方向的专业背景涉及能源、化工、材料等。

1.超临界水流化床多相流动与传热特性

研究背景:生物质超临界水气化是最近三十年间发展起来的高效制氢技术,对含水量较高的湿生物质可直接气化,无需高能耗的干燥过程,是利用湿生物质和有机废弃物最有应用前景的技术。超临界水流化床反应器是生物质在超临界水中气化制氢工艺中的核心部件,可以解决管式反应器容易结渣堵塞的问题,实现生物质高效气化。目前,超临界水流化床设计和运行理论不成熟、不完善,需要从流化床内两相流动、传热传质的基本规律出发,解决起始流化、两相流型演变、传热传质、化学反应与多相流耦合规律与机理等诸多关键科学问题。

水的相图及超临界水流化床示意图

 

研究目标:揭示超临界水流化床两相流动、传热微观机理;获得超临界水流化床两相流型图以及流型演变边界计算准则方程;获得流化床传热系数计算实验关联式。建立准确描述超临界水流化床内颗粒尺度的颗粒-颗粒、颗粒-壁面以及颗粒-流体的流动传热模型。

研究条件:课题组自行研制1套超临界水流化床两相流动与传热特性大型研究平台;拥有高精度的多相流场及相运动测试仪器,包括粒子图像测速仪(PIV)、三维激光多普勒测速仪(LDV)、激光相多普勒测速仪(PDPA)、数字高速摄像系统、热线热膜风速仪(HWA)、马尔文粒度仪、高速视频播放系统、红外热成像仪,高速采集系统等;购买了Fluent 6.0,CFX,EDEM等数值模拟商业软件。

 

  

超临界水流化床多相流流动与传热特性实验平台

 

2.太阳能热化学循环分解水和二氧化碳

研究背景:太阳能热化学循环分解水和二氧化碳是太阳能利用的重要途径,其目的在于实现太阳能的高效利用,解决化石燃料供应不足及其燃烧带来的环境污染、温室效应等问题。该循环利用金属氧化物的氧化还原反应实现水和二氧化碳的分解,降低了水和二氧化碳的分解温度,同时避免了气体产物的分离问题。所得混合气体可用于合成液态燃料,直接应用于现有燃料动力设备。

 

太阳能热化学循环分解水和二氧化碳示意图

  

研究目标:制备高效、稳定的金属氧化物材料,建立该类材料的设计方法与准则,揭示材料储氧放氧机理及循环失活机理;获得太阳能热化学循环系统热力学规律,建立系统优化设计方法与理论;获得系统各部件匹配原则;构建太阳热化学循环分解CO2和H2O制备合成气并合成液体燃料实验室小型示范装置,获得直接太阳能条件下系统的运行规律。

研究条件: 实验室拥有功率为5kW的多碟太阳聚光器、国内功率最大的太阳炉聚光系统,可以满足该课题热源要求;自行研制的太阳能热化学分解水和二氧化碳实验装置;各类大型材料表征及测试设备,包括X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、共聚焦拉曼光谱系统、X射线光电子能谱仪、等温吸附仪、质谱仪、热重分析仪等,能够满足材料性能检测与分析的需要。

 

实验平台及测试设备

 

3.太阳能热化学循环储能

太阳能热化学循环储能原理示意图
 
 
4.太阳能聚焦供热与生物质超临界水气化耦合制氢
 
太阳能聚焦供热与生物质超临界水气化耦合制氢
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