سنتز و بررسی پایداری گرمایی نانومواد تغییرفاز دهنده هسته ـ پوسته دوغابی

باباپور, عزیز; کریمی, غلام رضا

سنتز و بررسی پایداری گرمایی نانومواد تغییرفاز دهنده هسته ـ پوسته دوغابی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

² گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

بحران انرژی در قرن حاضر، بشر را به فکر استفاده از منبع های نوین انرژی رهنمون ساخته است. یکی از این منابع بسیار کارآمد، مواد تغییرفازدهنده است. این مواد، افزون بر ذخیره انرژی به عنوان عایق های گرمایی نیز به کار می روند و استفاده از این مواد نیاز به سامانه های ایمن سازی مصرف انرژی را نیز، حذف می کند. این مواد با وجود همه برتری ها، مشکل هایی از جمله نشتی، کم بودن ضریب هدایت گرمایی دارند. بنابراین استفاده از نانوذره های فلزی، ساختار هسته ـ پوسته و غیره می تواند ویژگی آن ها را بهبود ببخشد. در این پژوهش، اکتادکان نرمال به عنوان هسته و متیل متا اکریلات به عنوان پوسته انتخاب شده اند تا نانومواد تغییر فازدهنده با ساختار هسته ـ پوسته سنتز شود. در این پژوهش از دستگاه هایی مانند TEM ،DSC ،SEM و سونیکتور استفاده شد. نتیجه های آزمایش ها نشان داد که مواد تغییرفاز دهنده سنتز شده، قطر میانگین nm79 داشته و ساختار هسته ـ پوسته ای دارند. از سویی، نانومواد تغییرفاز دهنده دوغابی پس از سیکل های بسیار ویژگی های گرمایی خود را حفظ می کنند و این می تواند به عنوان پارامتر مثبت در مدیریت گرمایی سامانه های گوناگون ارزیابی شود. به صورت کلی می توان نتیجه گرفت که مواد تغییرفازدهنده و کامپوزیت های آن برتری زیادی دارند و این مواد می توانند در مدیریت گرمایی نقش ارزنده و حیاتی داشته باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Sarlos G., Dauriat A.," Energy: a Challenge for Humanity in the 21st Century". In: Proceedings of the International Conference on Energy and the Environment", Shanghai, China pp1–5 (2003).

[2] باباپور، عزیز؛ بخشودهنیا، یاسر؛ بخشودهنیا، محمد؛ مروری بر مدلسازی عددی و آنالیز کاربرد مواد تغییرفازدهنده در ساختمان جهت کاهش مصرف انرژی، "پنجمین کنفرانس انرژیهای تجدیدپذیر، پاک و کارآمد"، اسفند (1392).

[3] کریمی، هجیر؛ سبزه میدانی، محمدمهدی؛ مطالعه عددی تأثیر عامل‌های هندسی بر انتقال گرمای نانو سیال آب- Al₂O₃ در یک میکروکانال، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)35: 137 تا 150 (1395).

[4] اتابکی، فریبرز؛ یوسفی، محمد حسن؛ آل کرم، ایمان؛ بررسی و بهبود رسانایی پلی (4،3- اتیلن دی اکسی تیوفن): پلی (استایرن سولفونیک اسید) (PEDOT:PSS) با افزودن نانوذرههای نقره و مایع یونی 2-متیل ایمیدازولیوم، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)35: 39 تا 48 (1395).

[5] باباپور، عزیز؛ پیشکارآذری، رضا؛ گلستانه، سیدایمان؛ قاضی طباطبایی، زهره؛ شبیه‌سازی مدیریت حرارتی مواد نانوکامپوزیت تغییرفازدهنده توسط فناوری CFD، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)37: 195 تا 210 (1397).

[6] باباپور، عزیز؛ حقیقی، علیرضا؛ استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر راهی موثر جهت کاهش آلودگی محیط زیست، نشریه دو فصلنامه انرژیهای تجدیدپذیر و نو، (9)1: 40 تا 50 (1397).

[7] Golestaneh S.I, Karimi G., Babapoor A., Torabi F., Thermal Performance of co-Electrospun Fatty Acid Nanofiber Composites in the Presence of Nanoparticles, Appl. Energy 212: 552-564 (2018).

[8] Babapoor A., Azizi M.M., Karimi G., Thermal Management of a Li-ion Battery Using Carbon Fiber-PCM Composites, Appl. Therm. Eng 82: 281–290 (2015).

[9] Babapoor A., Karimi G., Thermal Properties Measurement and Heat Storage Analysis of Paraffin-Nanoparticles Composites Phase Change Material: Comparison and Optimization, Appl. Therm. Eng. 90: 945-951 (2015).

[10] Babapoor A., Karimi G., Khorram M., Fabrication and Characterization of Nanofiber-Nanoparticle-Composites with Phase Change Materials by Electrospinning, Appl. Therm. Eng 99: 1225-1235 (2016).

[11] Babapoor A., Karimi G., Sabbaghi S., Thermal Characteristic of Nanocomposite Phase Change Materials During Solidification Process, J. Energy Storage 7: 74-81 (2016).

[12] Samimi F., Babapoor A., Azizi M.M., Karimi G., Thermal Management Analysis of a Li-Ion Battery Cell Using Phase Change Material Loaded with Carbon Fibers, Energy 96: 355-371 (2016).

[13] Karimi G., Azizi M.M., Babapoor A., Experimental Study of a Cylindrical Lithium Ion Battery Thermal Management Using Phase Change Material Composites, J. Energy Storage. 8: 168-174 (2016).

[14] Babapoor A., Karimi G., Golestaneh S.I., Ahmadi Mezjin M., Coaxial Electro-Spun PEG/PA6 Composite Fibers: Fabrication and Characterization, Appl. Therm. Eng 118: 398-407 (2017).

[15] Chaudhuri R.G., Paria S., Core/shell Nanoparticles: Classes, Properties, Synthesis Mechanisms, Characterization, and Applications, Chem. Rev. 112: 2373–2433 (2012).

[16] Wu W., Bostanci H., Chow L.C, Ding S.J, Hong Y., Su M., Kizito J.P., Gschwender L., Snyder C.E., Jet Impingement and Spray Cooling Using Slurry of Nano Encapsulated Phase Change Materials, Int. J. Heat Mass Transfer 54: 2715–2723 (2011).

[17] Delgado M., Lázaro A., Mazo J., Zalba B., Review on Phase Change Material Emulsions and Microencapsulated Phase Change Material Slurries: Materials, Heat Transfer Studies and Applications, Renewable Sustainable Energy Rev 16: 253-273 (2012).

[18] Zhang P., Ma Z.W., Wang R.Z., An Overview of Phase Change Material Slurries: MPCS and CHS, Renewable Sustainable Energy Rev 14: 598–614 (2010).

[19] Sabbah R., Farid M.M., Al-Hallaj S., Micro-Channel Heat Sink with Slurry of Water with Micro-Encapsulated Phase Change Material: 3D-Numerical Study, Appl. Therm. Eng 29: 445–454 (2008).

[20] Kondle S., Alvarado J.L., Marsh C., Laminar Flow Forced Convection Heat Transfer Behavior of a Phase Change Material Fluid in Microchannels, J. Heat Transfer 135: 1-11 (2013).

[21] Dong Z., Shuo L., “Preparation and Property of Nano-Encapsulated Phase Change Material”, School of Materials Science and Engineering, Tongji University, Siping Road 1239, Shanghai, China (2009).

[22] Zhang H., Wang X., Fabrication and Performances of Microencapsulated Phase Change Materials Based on n-Octadecane Core and Resorcinol-Modified Melamine-Formaldehyde Shell, Colloids Surf., A: Physicochemical and Engineering Aspects 332: 129–138 (2009).

[23] Zhang H., Wang X., Synthesis and Properties of Microencapsulated N-Octadecane with Polyurea Shells Containing Different Soft Segments for Heat Energy Storage and Thermal Regulation, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 93: 1366–1376 (2009).

[24] Zhang H., Bon S.A.F., Zhao C.Y., Synthesis, Characterization and Thermal Properties of Novel Nanoencapsulated Phase Change Materials for Thermal Energy Storage, Sol. Energy 86: 1149–1154 (2012).

[25] Zhang H., Wang X., Wu D., Silica Encapsulation of N-Octadecane via Sol-Gel Process: A Novel Microencapsulated Phase-Change Material with Enhanced Thermal Conductivity and Performance, J. Colloid Interface Sci. 343: 246–255 (2010).

[26] Wu W., H. Bostanci H., Chow L.C., Ding S.J., Hong Y., Su M., Kizito J.P., Gschwender L., Snyder C.E., Jet Impingement and Spray Cooling Using Slurry of Nano-Encapsulated Phase Change Materials, Int. J. Heat Mass Transfer 54: 2715-2723 (2011).