文献综述
文 献 综 述 基于纳米通道的压能能量转化数值模拟研究摘要本课题是围绕着压力动电能量转化过程展开研究,主要通过数值仿真模拟详细研究不同参数(如压力、通道结构、通道表面电性等)对压力动电能量转化过程影响机理及规律。
关键词:压力动电,数值仿真前言目前,世界能源危机加剧,开发和利用可再生能源已成为不可逆转的趋势,而占据地球 70%的海洋,是最大面积也是人类未完全开发的最大资源,所以开发海洋可再生清洁能源对我们具有深远的战略意义。
本毕业设计课题是基于纳米通道的压能能量转化数值模拟研究,是对基于盐差能驱动扩散-渗透过程中压力动电能量转化过程的进一步研究,而目前,压力动电发电过程是除传统盐差能发电技术外所研究新型发电技术正向渗透驱动的压力动电发电技术[1,2]的一个过程,压力动电过程是指,微纳米通道在与溶液接触时,其表面由于界面不稳定性呈现电性从而引起周围溶液中异性离子富集和同性离子疏离,这个通道表面离子不均匀分布的区域称为双电层,当溶液在压力场的作用下向前运动时,带动双电层中的离子向前运动从而形成动电电流,同时在静电力的作用下过剩异性离子在下游端聚集,从而使得微通道上下游两端间产生一定电势差[3,4]。
在压力动电过程中会有许多因素影响着压力动电能量转化,所以接下来我们主要通过数值仿真模拟详细研究不同参数(如压力、通道结构、通道表面电性等)对压力动电能量转化过程影响机理及规律。
国内外研究现状国外在二十世纪后期至今就不断有学者关注到压力动电等问题,开始了对其漫长的探索之路,其理论研究在不断完善,也有学者经过不懈努力对一些理论进行了实验证明,这给这个新型发电技术奠定了基础开辟了道路。
压力动电过程是指微纳米通道与溶液接触时,在双电子层区域,由离子浓度的不同而产生的电势差从而产生电流的过程,有大量的理论研究为其提供了依据,Manzanares ,J. A.[5]等人从理论上分析了电流通过离子交换膜/溶液界面处的非平衡扩散双层时发生的复杂现象。
其结果证实了一些其他作者先前使用不同方法获得的关于空间电荷分布的结论。
Ben, Y.Dukhin, S. S.[6]等人通过电流通过分隔两个导电介质的边界所产生的浓差极化,且电流强时浓差极化区内会有大量的电荷的特征,针对第二类电泳现象提出了一种近似理论,然后进行实验验证并且讨论其可能应用。
还有 Daiguji H[7]等人提出具有表面电荷的纳米流体通道内的压力梯度驱动流动可用于产生流动电流和电势。
