《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》：Thermal coupling effects of nanofluids and phase change materials in concentrated solar collectors: a review
编辑推荐：
太阳能热系统中纳米流体与相变材料（PCMs）的协同作用机制及其对热效率、储能能力和系统稳定性的提升效果分析。
Manzoore Elahi M. Soudagar | Vinayagam Mohanavel | D. Shanmugapriya | M. Santhamoorthy | Yuvaraja Teekaraman | Senthil Kumar Vishnu | Manikandan Ayyar
浙江丽水大学工程学院，丽水323000，中国
摘要
本文综述了通过混合纳米流体和相变材料（PCMs）对太阳能热系统进行热化学改进的方法，这些改进对于高效提供高温热量以支持太阳能驱动的工业过程以及缓解太阳能的间歇性至关重要。基于金属氧化物、碳基材料和复合纳米颗粒的混合和单一组分纳米流体能够增强界面能量传输，使有效热导率提高10–25%，并强化微对流热传递。潜热存储介质（如石蜡、共晶盐和封装的复合PCMs）的存储容量可达250–442 kJ/kg，可减少高达48.7 W的热损失。此外，集成的纳米流体-PCM系统表现出显著的热化学协同效应，热效率达到62–85%，能量利用率和热转换质量均很高。因此，本文讨论了纳米尺度相互作用、热化学耦合及影响性能的稳定性机制。总体而言，这些先进材料和混合策略为最大化太阳能到热能的转换和存储提供了可持续的框架，适用于氢气生产、太阳能海水淡化和高温工业过程等领域。
章节摘录
太阳能利用概述
化石燃料（如煤炭、石油和天然气）仍在全球能源结构中占据主导地位，是工业、运输和发电领域的主要原料。大气中二氧化碳（CO2）浓度的不断增加凸显了迫切需要先进的化学转化技术，例如催化重整、碳捕获和太阳能辅助的热化学途径，以实现化石能源的更清洁利用。
太阳能热技术
太阳能热收集器是一种用于捕获太阳辐射并将其转化为可用热能的设备[23]，在利用可再生能源（特别是用于热水供应、空间加热、工业过程和发电）方面发挥着关键作用。其基本原理是表面吸收阳光，然后将吸收的热量传递给工作流体（如水、空气或纳米流体）。
纳米流体集成
本节对文献中关于基于纳米流体和PCM的太阳能热系统及CSP系统的研究成果进行了总结。重点介绍了最新的性能改进、比较趋势以及实验、数值模拟和混合研究中发现的关键限制。纳米流体是通过将尺寸通常小于100 nm的纳米颗粒分散到常规基础流体（如水[68]、乙二醇[69]等）中制备而成的。
综述总结
第3节重点评估了纳米流体、PCM和纳米增强型PCMs在聚光太阳能收集器系统中的集成效果。通过将纳米颗粒（如Al2O3、CuO、TiO2、MWCNT、石墨烯）分散到基础流体中，纳米流体可提高热导率、热传递效率和收集器效率10–70%，但长期稳定性和粘度效应需要谨慎管理。PCM的集成提供了潜热存储功能，减少了温度波动并延长了系统运行时间。
结论
本文批判性地评估了混合纳米流体-PCM太阳能热系统的最新进展，重点关注性能提升和实际可行性。除了效率改进外，还评估了与可扩展性、长期稳定性、经济可行性和环境影响相关的关键挑战。对已有研究的比较分析表明，在某些条件下，混合系统优于传统工作流体。综述的主要发现包括...
资助信息
本研究未获得公共、商业或非营利部门的任何特定资助。
作者贡献声明
Manzoore Elahi M. Soudagar： 形式分析、数据管理、概念构思。
Vinayagam Mohanavel： 软件开发、资源管理、项目协调。
D. Shanmugapriya： 监督指导、项目协调、数据管理。
M. Santhamoorthy： 资金筹集、形式分析、数据管理。
Yuvaraja Teekaraman： 监督指导、软件开发、资源协调。
Senthil Kumar Vishnu： 文章撰写与编辑、初稿撰写、验证、监督指导。
Manikandan Ayyar： 研究实施、资金筹集。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢印度金奈Kanathur的AMET大学可持续材料研究中心（地址：603112）提供的研究基础设施支持。
