بهبود ضریب هدایت حرارتی ماده تغییر فاز دهنده برای ذخیره سازی انرژی حرارتی با استفاده از فناوری نانو

امروزه اهمیت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر بر کسی پوشیده نیست. در میان انواع انرژی های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی، بیشترین کاربرد را به خود اختصاص داده است. اما جمع کننده های خورشیدی در شب و یا هوای ابری کارآیی خود را از دست می دهند. ذخیره سازی گرمای نهان توسط مواد تغییر فاز دهنده (PCMs) می تواند به عنوان یک راه حل برای مشکل فوق به کار گرفته شود. اما اکثر PCMها، دارای ضریب هدایت حرارتی پایینی هستند. در این پژوهش برای حل این مسئله، از فناوری نانو بهره گرفته شده است. از پارافین واکس به عنوان PCM و از نانوذره اکسید آلومینیوم (Al۲O۳) و نانوذره مس (Cu) جهت ارتقاء خواص حرارتی آن به عنوان مواد نانوساختار استفاده شدند. خواص ساختاری نانوکامپوزیت های ساخته شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی مطالعه شدند. آزمایش ها با آزمون فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با ۳ عامل اصلی، شامل درصد وزنی نانوذره (در ۳ سطح)، نوع نانوذره (در ۲ سطح) و اندازه قطر متوسط نانوذره (در ۳ سطح) و همچنین پارافین واکس خالص به عنوان نمونه شاهد، با ۳ تکرار انجام شده است. ضریب هدایت حرارتی به عنوان مهم ترین پارامتر تاثیرگذار بر انتقال حرارت نانوسیالات و PCMها، در یک گستره دمایی برای هر نمونه و در فاز جامد اندازه گیری شد. بیشترین و کمترین مقدار آن نسبت به نمونه شاهد به ترتیب ۴۴۲% و ۱۲۲% افزایش داشته است. تجزیه واریانس داده ها نشان داد اثر اندازه، نوع و غلظت نانوذره آمیخته شده در PCM، بر این ضریب در سطح ۱% معنی دار است، همچنین در اندازه های مختلف نانوذرات، با افزایش غلظت، مقدار آن افزایش می یابد و در اندازه های کوچک تر، ضریب هدایت حرارتی بهتری مشاهده شد.

Keywords:

Nano particles , Phase change materials , Renewable Energies , Thermal conductivity