Molecular dynamics simulation of thermophysical properties of NaCl-SiO2 based molten salt composite phase change materials

材料科学 熔盐 热导率 分子动力学 体积分数 复合数 热力学 熔点 热能储存 径向分布函数 热扩散率 相(物质) 扩散 热膨胀 复合材料 原子堆积因子 化学 冶金 有机化学 计算化学 物理 结晶学
作者
Yinsheng Yu,Y.B. Tao,Ya‐Ling He
出处
期刊:Applied Thermal Engineering [Elsevier]
卷期号:166: 114628-114628 被引量:59
标识
DOI:10.1016/j.applthermaleng.2019.114628
摘要

It is urgently needed to improve the thermal properties of molten salt based phase change materials used for effective storage and utilization of solar energy. In this paper, the physical model of NaCl-SiO2 composite phase change materials (CPCM) was established. An effective method based on molecular dynamics (MD) simulation was proposed and validated to predict the thermal properties of CPCM. The structural deformation during phase transition process of CPCM system was observed and the radial distribution function (RDF) was calculated to analyze the local structure. The results indicate that the thermal conductivity of NaCl is enhanced remarkably with a maximum increase of 44.2% by adding 2.4% volume fraction of SiO2 nanoparticles and the mechanism of the thermal conductivity enhancement was discussed at the atomic level. The shear viscosity increases with the increase of the volume fraction of nanoparticles, with a maximum average increase of 23.6%. The relationship between self-diffusion coefficient and temperature is approximate to predict melting point. The force field and simulation methods adopted in this paper are desired to be useful for the prediction of thermal properties and further investigation into molten salts based thermal energy storage systems.

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