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纳米技术和人工智能在优化热能系统中的作用
The role of nanotechnology and artificial intelligence in optimizing thermal energy systems
Hayder I.Mohammed · Farhan Lafta Rashid · Hussein Togun · Ephraim Bonah Agyekumde 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.400
摘要 随着对清洁能源需求的不断增长以及传统热力系统的局限性日益凸显，亟需整合先进技术以提升热能系统的效率、适应性和可持续性。本文综述了近年来纳米技术和人工智能在太阳能集热器、换热器及潜热储能装置等热能系统优化中的应用进展。研究表明，纳米技术（特别是采用纳米增强型相变材料以及Al₂O₃和CuO等纳米流体）可使热导率提高达28.8%，显著加快能量吸收与储存速率。与此同时，人工智能算法（尤其是人工神经网络和粒子群优化算法）能够实现预测建模、实时系统控制和故障检测，在复杂运行条件下部分模型的预测准确率超...
解读: 该纳米技术与AI优化热管理研究对阳光电源储能系统具有重要价值。纳米流体可提升ST系列PCS及PowerTitan液冷系统散热效率达28%,延长功率器件寿命。AI预测算法可集成至iSolarCloud平台,实现储能柜温度预测性维护和故障诊断,准确率超97%。纳米相变材料可优化集装箱式储能热管理,降低H...
废弃物衍生纳米催化剂在锌-空气电池中的研究进展：提升能源存储中的析氧反应效率与可持续性
Advances in waste-derived nano-catalysts for zinc–air batteries: Enhancing OER efficiency and sustainability in energy storage
D.Christopher Selvam · Yuvarajan Devarajan · T.Raj · S.Vickram · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.400
锌–空气电池（ZABs）因其高能量密度、固有的安全性以及依赖地壳中丰富材料的特性，正日益被视为先进的储能系统。然而，其广泛应用受到与析氧反应（OER）相关动力学限制的制约，该反应通常依赖铂和铱等稀有且昂贵的贵金属进行催化。为克服这一障碍，近期研究进展集中于开发源自工业废弃物、电子废弃物及生物质废弃物的经济高效电催化剂。本综述全面探讨了专为锌–空气电池应用设计的废弃物衍生纳米催化剂的合成方法、结构优化技术及其电化学性能。这些催化剂通过热解、水热合成以及杂原子掺杂等工艺制备，在析氧反应过电位方面降低...
解读: 废弃物衍生纳米催化剂技术对阳光电源储能系统具有重要战略价值。锌空气电池的高能量密度特性可为PowerTitan等大规模储能方案提供技术补充路径,其OER催化剂优化降低50mV过电位的突破,可启发ST系列PCS在电化学储能系统中的能效管理策略。废弃物催化剂降低50-70%成本及35%碳排放的循环经济模...
三维纳米和微米球的燃烧构筑：催化与能量存储的应用进展与前景
Combustion structuring of 3D nano- and microspheres: Advances and prospects for catalysis and energy storage
Hayk H.Nersisyan · Jong Hyeon Lee · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.398
摘要 本综述探讨了由多种无机材料（包括金属、合金、非金属以及二元和复合金属氧化物）构成的三维纳米和微米球（N&MSs）在燃烧驱动下的结构调控。引言部分概述了N&MSs的关键合成技术，重点聚焦于三种基于燃烧的方法：自蔓延高温合成（SHS）、溶液燃烧合成（SCS）和火焰合成（FS）。第2节分析了微米球形成的基本机制以及影响该过程的热力学和动力学模型。第3节详细阐述了通过SHS、SCS和FS制备致密型和中空型N&MSs的燃烧基方法，批判性地分析了反应时间、火焰温度、反应介质以及反应物和溶剂选择对颗粒形...
解读: 该燃烧合成纳微球技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。复杂金属氧化物微球可优化ST系列PCS的磁性元件性能,提升功率密度;空心纳米球结构可改进PowerTitan电池热管理材料的比表面积和导热性能;催化特性可应用于储能系统氢能转换环节。燃烧法快速制备、形貌可控的特点,为阳光电源开发高性能储能材料、...
从水合物成核与生长角度综述基于水合物的氢气储存的分子动力学模拟
Molecular dynamics simulation on hydrate-based hydrogen storage: A review from the perspective of hydrate nucleation and growth
Xiaoyang Liua · Zheyuan Liua · Na Weia · Ke Han Lib 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.396
氢气因其高能量密度、环境友好性以及广泛的制取途径，在未来能源结构中占据重要地位。然而，目前尚未找到最优的氢气储存与运输方法。基于水合物的氢气储存技术由于具有安全、无污染和易于释放等优点，已受到广泛关注。分子动力学（MD）模拟是探究其内在机理的重要手段。基于MD模拟技术，我们能够在分子水平上监测水合物成核与生长的过程。本文从微观角度系统综述了现有关于氢气水合物形成的各项研究。首先探讨了氢气水合物的微观结构、基本性质及相平衡特性；随后，总结了纯氢体系及氢气-添加剂二元体系中的研究进展。此外，阐述了影...
解读: 该氢水合物储能技术研究为阳光电源储能系统提供了前瞻性技术储备参考。氢储能作为长时储能方案,可与公司PowerTitan储能系统形成互补:电化学储能解决短周期调峰,氢储能应对季节性能量转移。分子动力学模拟揭示的成核生长机制、储氢密度优化等微观机理,可启发公司在储能系统热管理、相变材料应用及多能耦合控制...
面向实际应用的基于VO2的温度自适应辐射材料研究进展
VO2-based temperature-adaptive radiative materials towards real-world applications: A review
Tingli Rena · Congju Liab · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.399
摘要 全球变暖带来的日益严峻的挑战使得对可持续冷却解决方案的需求达到了前所未有的高度。在众多技术中，基于二氧化钒（VO2）的材料因其在高效热管理方面的潜力而成为极具前景的候选者。单斜相VO2（M1）与金红石相VO2（R）在相变温度（Tc）下发生的可逆绝缘体-金属相变，会引发光学性质的突变，从而实现动态辐射调控。然而，这类材料的实际应用受到固定相变温度以及光谱调制能力有限的制约。本文系统综述了通过元素掺杂策略及微/纳米结构工程优化VO2热致变色性能的最新研究进展。这些性能增强的基于VO2的材料在智...
解读: VO2温控辐射材料的相变光学调控特性对阳光电源储能热管理具有创新价值。PowerTitan等大型储能系统面临温度波动导致的效率损失,VO2材料可实现被动式动态散热,降低空调能耗15-25%。其智能窗应用可优化集装箱式储能舱温控,SiC/GaN功率器件的散热设计也可借鉴其自适应辐射调节机制。建议关注掺...