题目：纳米通道离子渗透能量转换

时间：2024年12月2日 13:30-16:00

地点：suncitygroup太阳新城官网 F201会议室

邀请人：赵长颖 教授 （工程热物理研究所）

报告人简介

屈治国，2005年获得西安交通大学工程热物理学科博士学位，2020年获得国家杰出青年基金资助。主要研究方向包括：多尺度热质传递过程建模仿真、太阳能和盐差能利用、电化学能量转换与存储。屈治国作为首席科学家主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等项目70余项。在本领域权威期刊发表SCI论文323篇（第一或通讯作者232篇），论文Web of Science引用10000余次，H因子54；出版中文专著1本，英文专著4章节；授权发明专利93项（美国发明专利5项）；参与制定国家标准2项、团体标准1项，主持制定地方标准1项。获陕西省科学技术自然科学一等奖（2020年，排名第1）、教育部自然科学二等奖（2022年，排名第2）、国家科技进步奖（创新团队，一等奖，2017年，排名第6）、国家科技进步二等奖（2015年，排名第2）、国家技术发明二等奖（2009，排名第3）等奖励。屈治国任科技部十四五氢能专项总体组专家、《Scientific Reports》和《Energy & AI》期刊编委。

报告摘要

离子渗透能量转换是离子载能子定向迁移通过纳米多孔选择膜并产生电流的过程，可将浓度差、温度差、压力差等源动力能源直接转换为电能，是实现碳中和目标的重要途径。当前的离子渗透能量转换研究侧重于从物质科学的角度开发兼具高选择性和高离子通量的纳米多孔膜材料，仍存在热质输运理论空白、通用性能计算公式缺失、性能强化方法单一和功率密度低的科学瓶颈。本报告立足于理论指导、响应预测和性能强化三位一体的学术理念，从工程热物理学科视角讨论纳米多孔选择膜热质传输机理与渗透能量转换的研究进展。首先提出了界面绑绳理论用于刻画离子与纳米通道壁面间的作用机制，明晰了纳米通道界面效应的本质及其表现形式，解决了离子迁移束缚机制认识不清的科学难题。进一步开发了基于时域等效电路模型的输出性能动态响应解析式，明晰了表征热调控离子渗透发电的无量纲准则数和关联式形式，提出了首个基于模型和数据驱动的输出性能通用计算公式，突破了现有预测模型和实验规律的参数和工况适用范围窄、缺乏通用性的难题。进一步提出界面光热和纳米通道表面形貌相结合的主被动强化创新思路，发展了非对称光照加热和相变蓄热耦合的渗透发电调控方法，构建了太阳能光热渗透发电和蒸发取水双功能系统，打通了太阳能和盐差能利用手段单一的技术壁垒，输出功率密度达到国际领先水平，可有效满足国家能源需求、服务经济社会发展。