カルノー電池（熱電池）は、長時間エネルギー貯蔵の重要な技術路線として、特に超高温CO₂熱ポンプと連携した工業用熱供給などの場面で良好な応用展望を持っています。一方、高温熱蓄熱媒体の熱物性パラメータは、システムの熱蓄熱効率と運転性能に直接影響を与えます。従来の溶融塩の熱伝導性能の限界などの問題に対して、本研究ではHITEC三元溶融塩を基液として選択し、Fe₃O₄@SiO₂コアシェルナノ粒子増強溶融塩ナノ流体モデルを設計・構築し、分子動力学法を用いてその熱物性変化規則を体系的に研究しました。複合系の異なる温度における熱伝導率、密度、動粘度、定容比熱および塩イオンの自己拡散係数をそれぞれ計算しました。結果は、423～823 Kの温度範囲で複合溶融塩系の熱伝導率、密度、動粘度および定容比熱が温度上昇に伴い低下し、二乗平均変位および塩イオンの自己拡散係数は温度上昇に伴い増加することを示しました。純粋なHITEC溶融塩の経験式の結果と比較すると、複合系と純溶融塩の熱物性パラメータの温度変化傾向はほぼ一致しています。さらに、複合系の熱伝導率、粘度および比熱は純HITEC溶融塩より全体的に高く、それぞれ61.1%～146.4%、1.3%～82.4%、12.7%～31.5%の向上幅を示し、磁性コアシェルナノ粒子の添加が系の熱伝導能力と蓄熱能力を高め、流動能力を低下させることが示されました。本研究は分子スケールからFe₃O₄@SiO₂コアシェルナノ粒子がHITEC溶融塩の熱輸送と流動特性に及ぼす影響規則を明らかにし、超高温CO₂熱ポンプと連携した熱電池向けの高性能蓄熱媒体設計の理論的参考となります。

カルノー電池；磁性コアシェルナノ流体；HITEC溶融塩；分子動力学シミュレーション；超臨界CO₂連携熱交換