分會(huì)

第二十四分會(huì)：化學(xué)中的量子與經(jīng)典動(dòng)力學(xué)

摘要

氯化物熔鹽作為高溫蓄熱材料和傳熱介質(zhì)廣泛應(yīng)用于聚光太陽(yáng)能發(fā)電。與常規(guī)傳熱油和蒸汽相比，該類材料具有熱容量大、熱穩(wěn)定性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。其在金屬界面上熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)對(duì)實(shí)際應(yīng)用有重要意義，可用于深入探究熔鹽與金屬界面體系的傳熱和相互作用造成的腐蝕。計(jì)算機(jī)模擬可以作為離子晶體材料宏觀和微觀性能預(yù)測(cè)的輔助手段，其中分子動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)熔鹽局部結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)的研究具有重要價(jià)值。 本項(xiàng)研究結(jié)合平衡態(tài)與非平衡態(tài)分子動(dòng)力學(xué)模擬研究1300K下氯化鈉熔鹽/α-鐵（1 1 1）面的固液界面，發(fā)現(xiàn)鈉離子和氯離子緊密吸附在界面處，且具有類似固體的分布趨勢(shì)。逐漸遠(yuǎn)離界面，鈉氯離子趨于體相結(jié)構(gòu)分布。這就從微觀結(jié)構(gòu)方面反映了實(shí)際應(yīng)用中金屬易被腐蝕的原因。由于氯化鈉熔鹽在金屬界面處具有不同于體相的分布結(jié)構(gòu)，其傳熱傳質(zhì)性能也會(huì)有所不同。通過(guò)改變模擬體系（圖1.a）中兩鐵板之間距離，來(lái)調(diào)整其中熔融氯化鈉的結(jié)構(gòu)分布。兩板之間距離越近，界面處緊密吸附的分布結(jié)構(gòu)在整個(gè)熔鹽中所占比例越多。反向非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬所得熔融氯化鈉平行于界面方向的導(dǎo)熱系數(shù)和粘度與兩板之間的距離呈現(xiàn)負(fù)指數(shù)型變化趨勢(shì)（圖1.b），這表明金屬界面對(duì)熔鹽的吸附導(dǎo)致這部分熔鹽的導(dǎo)熱性能更好且粘度更大。此模擬研究對(duì)于熔鹽的實(shí)際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義，比如金屬界面對(duì)熔鹽傳熱性能的影響，以及熔鹽對(duì)金屬的腐蝕與防護(hù)。

關(guān)鍵詞

熔鹽;界面;傳熱;分子動(dòng)力學(xué)模擬

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