ذخیره و آزادسازی گرما با نانوالیاف هوشمند
دیجیتالر: تهران- پژوهشگران دانشگاه شیراز با اضافه كردن نانوذرات اكسید فلزی به الیاف پلیمری، موفق به تولید نانوكامپوزیت های هوشمندی شدند كه می تواند انرژی را در خود ذخیره كرده و تنها با تغییرات دمایی نزدیك به دمای محیط، آن را آزاد كند.
به گزارش روز شنبه گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، بحران انرژی و آلودگی محیط زیست، دو پدیده بسیار مطرح و حیاتی در دنیای امروزی هستند. یكی از بهترین راهكارها، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و پاك به جای سوخت های فسیلی است.
مواد تغییرفازدهنده، جزئی از انرژی های تجدیدپذیر محسوب می شوند. این مواد، انرژی گرمایی را به صورت گرمای نهان ذوب در خود ذخیره كرده و از فاز جامد به مایع تبدیل می شوند و در نهایت با تغییرات دمایی (تغییر فاز از مایع به جامد) این گرما را آزاد می كنند.
مهندس سیدایمان گلستانه پژوهشگر دانشگاه شیراز، لزوم انجام طرح را تولید نانوكامپوزیت های هوشمند معرفی نمود تا به وسیله آنها بتوان گام بلندی در زمینه ذخیره و انتقال انرژی برداشت. در ساخت این نانوكامپوزیت ها از مواد تغییر فازدهنده و نانوذرات اكسید فلزی استفاده شده است.
وی عنوان كرد: از نظر كاربردی آن دسته از كامپوزیت های حاوی مواد تغییردهنده فاز مطلوب هستند كه علاوه بر دارابودن دامنه تغییر دمایی گسترده و گرمای نهان بالا (گرمایی است كه ماده در هنگام تبدیل از حالتی به حالت دیگر از دست داده یا جذب می كند) دارای ضریب هدایت حرارتی مناسب باشند.
گلستانه ادامه داد: نانوالیاف تغییردهنده فاز با اهداف مختلف و روش های گوناگون سنتز می شوند. با وجود همه مزایا، این مواد از محدودیت هایی همچون پایین بودن ضریب هدایت حرارتی برخوردار می باشند كه باید كوشش كرد تا آن را رفع كرد؛ با این كار عملكرد مواد تغییردهنده فاز و توجیه كاربردی آنها بهبود می یابد.
وی درمورد روش به كارگرفته شده در این طرح برای رفع این نقص اظهار داشت: در این پروژه، ما نانوالیاف یوتكتیك اسیدهای چرب كه دامنه تغییر دمایی كوچك دارند را به روش كوالكترواسپینینگ سنتز كردیم. برای افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوذرات اكسیدهای فلزی مانند (اكسید سیلیسیوم، اكسید آهن، اكسید آلومینیوم و اكسید روی) Al2O3، Fe2O3، SiO2 و ZnO به محلول تولید نانوالیاف اضافه شده است تا نانوكامپوزیت و نانوالیاف مواد تغییردهنده فاز سنتز و تولید شود.
به گفته این محقق، با افزودن نانوذرات اكسید فلزی، ضریب هدایت حرارتی نانوالیاف تا حدود96% نسبت به كامپوزیت پلیمری پایه بهبود یافته است. همینطور محدوده دمای تغییرفازی این محصولات تولید شده گسترده (حدود 17 درجه) و نزدیك دمای بدن انسان است؛ ازاین رو این نانوكامپوزیت ها برای ذخیره سازی و آزادسازی انرژی در دماهای پایین بسیار مفید هستند.
این نتایج منجر به كاهش هزینه ذخیره و بازیابی انرژی، كاهش قیمت تمام شده محصول، كاهش آلودگی محیط زیست و افزایش رفاه مصرف كننده می شوند. این تحقیقات در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.
گلستانه درمورد كاربردهای این نانوالیاف اظهار داشت: اصلی ترین كاربرد این محصولات بعنوان ذخیره سازی و آزادسازی انرژی در صنایع نساجی همچون لباس های هوشمند است؛ در صنایع مهندسی پزشكی، مدیریت گرمایی انواع باتری ها و صنایع دیگر هم می توانند كاربرد داشته باشند. همینطور هزینه تمام شده هم بستگی به محل و میزان مصرف دارد.
از آنجایی كه این مواد تجدیدپذیر و به دفعات (سیكل گرمایش و سرمایش) قابل استفاده هستند، طبق پژوهش های صورت گرفته از نظر اقتصادی هم كاملاً توجیه پذیر هستند.
در این طرح از آزمون هایی نظیر طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR)، میكروسكوپ الكترونی روبشی (SEM)، دستگاه آنالیز گرماسنجی روبشی تفاضلی(DSC)، آنالیز توزین حرارتی و مشتق توزین حرارتی(TGA & DTGA) و آنالیز كیفی و كمی میزان هدایت حرارتی استفاده شده است.
این تحقیقات حاصل همكاری مهندس سیدایمان گلستانه كارشناس ارشد مهندسی شیمی از دانشگاه شیراز، دكتر غلامرضا كریمی عضو هیأت علمی دانشگاه شیراز، دكتر عزیز باباپور عضو هیأت علمی دانشگاه محقق اردبیلی و دكتر فرشید ترابی از دانشگاه ریجاینا كاناداست.
نتایج این تحقیق در نشریه Applied Energy انتشار یافته است.
علمی**1023**1834
تنظیم: ابوالقاسم تیموری** انتشار: ناهید شفیعی
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب