بررسی اثر افزودن نانوساختارها بر خواص ترموفیزیکی و ذخیره سازی انرژی حرارتی در یک ماده تغییر فاز دهنده

به منظور بهبود عملکرد سیستم مدیریت حرارتی باتری لیتیوم یون، مواد تغییر فاز دهنده((PCM کامپوزیتی مبتنی بر اکسید گرافن((GO، اکسید روی((ZnO تهیه شده و به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفتند. از پلی اتیلن گلیکول (PEG) به عنوان PCM استفاده شده و ضریب هدایت گرمایی، لزجت دینامیکی و خواص حرارتی مواد حاصل در غلظت های مختلف اندازهگیری شدهاند. PCM کامپوزیت مبتنی بر GO و ZnO جهت به دست آوردن مقادیر اضافه شده مطلوب مورد مطالعه قرار گرفتند که نه تنها باعث افزایش هدایت گرمایی شده بلکه مانع از افزایش سریع دمای PCM مایع شد. نتایج نشان میدهد که افزودن ZnO و GO ضریب هدایت گرمایی PEG را در فاز مایع به ترتیب حدود %25 و %30 افزایش میدهند. بررسی لزجت دینامیکی PCM حاوی GO و ZnO نشان میدهد که افزودن مواد نانوساختار باعث افزایش لزجت ماده تغییر فاز دهنده در فاز مایع میشود. برای بررسی خواص حرارتی PCM حاوی مواد نانوساختار از جمله نقطه ذوب و گرمای نهان ذوب از روش گرماسنج روبشی تفاضلی استفاده شد. از آنجایی که نانوذرات ZnO و GO قادر به تغییر فاز نیستند، بدیهی است که آنتالپی تغییر فاز PEG حاوی مواد نانوساختار نسبت به PCM خالص تا حدودی کاهش یابد و همچنین سرعت رسیدن این مواد به نقطه ذوب خود بیشتر شود . افزایش درجه حرارت PCM حاوی نانوساختار GO و ZnO در مراحل اولیه شار حرارتی نسبت به PCM خالص بیشتر بوده و در روند تغییر فاز نسبت به PCM خالص پایین تر است. این PCM کامپوزیتها نه تنها دارای ضریب هدایت گرمایی بالاتری هستند، بلکه میتوانند مانع از افزایش سریع دمای PCM مایع شوند، که نشان دهنده پتانسیل بالایی برای مدیریت حرارتی باتری لیتیوم یون است.

Keywords:

مواد تغییر فاز دهنده , مدیریت حرارتی , ذخیره سازی انرژی گرمایی , مواد نانوساختار , ضریب هدایت گرمایی , لزجت , خواص حرارتی