碳化物光熱轉換納米流體的制備

　　化石能源危機與環境污染是目前最嚴重的世界性難題，尋找可替代化石能源的清潔能源是當務之急。其中太陽能獲取容易、總量大、清潔安全、對環境友好，從而成為研究的重點。納米流體在太陽能光熱利用方面有非常好的前景，光熱轉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、形貌進行了表征，通過沉降法研究了ZrC/水納米流體的穩定性，搭建了光熱轉換性能測試裝置，改進了光熱轉換效率的計算方法，研究了其光吸收、光熱轉換性能。結果表明：納米流體經超聲30分鐘，PVP分散劑加入量為碳化鋯質量的8-10%時穩定性最好；納米流體的透過率隨固含量增加而降低；當光程為lcm、固含量為0.02 wt%時太陽光幾乎全吸收，太陽加權吸收系數。達到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℃，光熱轉換效率為92%。這種效率計算方法考慮了熱量的散失，因而能更合理的評價納米流體光熱轉換性能。

　　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定性的影響，研究了納米流體的光吸收、光熱轉換性能，結果表明：選擇2 wt%的PVA作為分散劑可以得到穩定的納米流體；WC納米流體的光吸收隨固含量增加而增強，當光程為1 cm時，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納米流體為光熱轉換介質搭建了太陽能水蒸發試驗裝置，利用納米流體局部加熱水蒸發提高太陽能利用率，通過增加納米流體濃度來提高蒸發效率。和純水整體蒸發相比，蒸發量、蒸發速率顯著增大，使用0.3 wt%的WC納米流體蒸發速率為1.53 kg.m-2.h.l;與純水空白對照組相比，使用0.3 wt%的WC納米流體蒸發效率增加23%，這為納米流體在太陽能水蒸發及海水淡化領域提供新的思路。碳化鋯和碳化鎢納米流體均表現出寬波段吸收特性，可以顯著增強對太陽輻射的吸收，這些工作對光熱轉換納米流體在太陽能利用領域的應用具有重要意義。