能源中微尺度界面与传输现象的分子动力学模拟研究
Speaker
Prof. Guang Feng
Interface and transport phenomena Laboratory, Huazhong University of Science and Technology (HUST)
Abstract

微纳米尺度下的界面与传输现象是诸多研究/应用领域内关键科学问题的实质所在,如超级电容器储能技术、CO2捕捉与利用、能源纳米材料应用、气体储存与分离、微摩擦、生物技术等。分子动力学 (Molecular Dynamics, MD)模拟是当前用于研究微尺度界面与传输现象的重要方法之一。具体而言,分子动力学模拟依靠牛顿力学来模拟分子/原子体系内的运动,不仅可以得到分子/原子的运动轨迹,还可以观察到运动过程中各种微观细节,是对理论和实验非常有力的补充与发展。这里将介绍我们利用分子动力学模拟在超级电容器储能技术和CO2捕捉与利用等能源领域内所开展的主要工作。超级电容器作为一种比电池充/放电更快、循环寿命更长且绿色环保的新型储能装置,在储能技术领域中正占有越来越重要的地位。由于超级电容器的电能储存在其内部纳米量级厚的双电层中,超级电容器的性能分析和优化设计依赖于对其内双电层的深入研究。我们借助于分子动力学模拟方法,通过研究不同电解质 (水溶液电解质、有机溶液电解质和离子液体电解质) 和具有不同拓扑结构的电极表面间的微纳尺度固液界面和传输现象,获知其分子层面上的微观信息,分析其结构形成原理,探索其微观结构和宏观电容特性之间的内在关联机制,从而给新型超级电容器的开发与设计提供新思路、新方案。CO2捕捉与利用无疑是当前解决全球温室效应的一个重要途径。我们利用分子动力学模拟对纯CO2气体、纯离子液体环境和离子液体-CO2体系进行了模拟研究,得到其密度、扩散系数和径向分布函数等物理性质以及离子液体与CO2之间的相互作用,以此探究了离子液体在碳捕捉中的工作机制。CO2驱油在提高石油采收率的同时能实现CO2的地质封存,同时实现了CO2的减排和合理利用。我们采用分子动力学模拟对CO2驱油开展了初步工作:模拟得到CO2+n-decane体系在不同压力和温度下的相密度、CO2摩尔分数和界面张力,并对体系的界面特征和扩散特性进行分析。

About the Speaker

冯光博士分别于2002和2005年在华中科技大学获得学士和硕士学位;于2010年在美国Clemson大学获博士学位。随后作为博士后和研究助理教授在Vanderbilt大学和美国能源部下辖的FIRST能源前沿研究中心开展研究工作。2013年底加入华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室。2013入选湖北省第三批"百人计划",2015获华中科技大学"学术新人奖"。科研主要集中于研究与新型储能技术和能源材料开发应用紧密相关的界面和输运现象。已受邀撰写书目3章;发表Nano Letters、Advanced Energy Materials,ACS Nano,Nano Energy等SCI期刊论文35篇 (一作或通讯作者27篇,邀请论文4篇)。为JACS、Nanoscale等20多种学术期刊审稿人;受邀在国际大会上作报告7次 (2次担任分会主席)。

Date&Time
2016-03-22 10:00 AM
Location
Room: A203 Meeting Room
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