Die Carnot-Batterie (thermische Batterie) als wichtige Technologie für die Langzeitspeicherung von Energie hat gute Anwendungsperspektiven in Szenarien wie industrieller Wärmeversorgung gekoppelt mit einer Hochtemperatur-CO₂-Wärmepumpe, wobei die thermophysikalischen Eigenschaften des Hochtemperaturspeichermediums direkt die Speicherleistung und den Betriebseffizienz des Systems beeinflussen. Zur Lösung der begrenzten Wärmeleitfähigkeit herkömmlicher Schmelzsalze wählte diese Arbeit ternäre HITEC-Schmelzsalze als Basismedium, entwarf und baute ein Modell eines durch Fe₃O₄@SiO₂-Kern-Schalen-Nanopartikeln verstärkten Schmelzsalz-Nanofluids und untersuchte systematisch mittels Molekulardynamik die Änderungsgesetze der thermophysikalischen Eigenschaften. Die Wärmeleitfähigkeit, Dichte, dynamische Viskosität, isochore Wärmekapazität und Selbstdiffusionskoeffizienten der Salzionen wurden für das Verbundsystem bei verschiedenen Temperaturen berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass im Temperaturbereich von 423 bis 823 K die Wärmeleitfähigkeit, Dichte, dynamische Viskosität und isochore Wärmekapazität des Verbundsystems mit steigender Temperatur abnehmen, während der quadratische Mittelwert der Verschiebung und die Selbstdiffusionskoeffizienten der Salzionen mit steigender Temperatur zunehmen. Im Vergleich zu den empirischen Formeln des reinen HITEC-Schmelzsalzes zeigt sich, dass der Temperaturverlauf der thermophysikalischen Parameter im Verbundsystem im Wesentlichen mit dem des reinen Schmelzsalzes übereinstimmt. Darüber hinaus sind Wärmeleitfähigkeit, Viskosität und Wärmekapazität des Verbundsystems insgesamt höher als beim reinen HITEC-Schmelzsalz, mit Steigerungen von jeweils 61,1 % bis 146,4 %, 1,3 % bis 82,4 % und 12,7 % bis 31,5 %, was darauf hinweist, dass die Zugabe magnetischer Kern-Schalen-Nanopartikel die Wärmeleitfähigkeit und Wärmespeicherkapazität des Systems verbessern und die Fließfähigkeit verringern kann. Diese Arbeit zeigt auf molekularer Ebene die Einflussregeln von Fe₃O₄@SiO₂-Kern-Schalen-Nanopartikeln auf den Wärmeübertrag und die Fließeigenschaften von HITEC-Schmelzsalz und kann als theoretische Referenz für das Design leistungsstarker Wärmespeichermedien für Hochtemperatur-CO₂-Wärmepumpen gekoppelte thermische Batterien dienen.

Carnot-Batterie; magnetisches Kern-Schalen-Nanofluid; HITEC-Schmelzsalz; Molekulardynamik-Simulation; gekoppelte Wärmeübertragung mit überkritischem CO₂