مواد تغییر فاز دهنده کامپوزیت ایروژل نانولوله کربنی پوشش داده شده با پلی‌پیرول

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) :

مواد تغییر فاز دهنده کامپوزیت ایروژل نانولوله کربنی پوشش داده شده با پلی­پیرول با رسانایی حرارتی افزایش یافته، تبدیل و ذخیره انرژی خورشیدی/الکتروترمال بالا

چکیده

مواد تغییر فاز دهنده (PCM) به دلیل ظرفیت ذخیره‌سازی حرارتی بالا، سرعت انتقال حرارت رضایت‌بخش و ویژگی‌های تبدیل و ذخیره‌سازی انرژی چند پاسخگو به طور گسترده به عنوان مواد مدیریت حرارتی امیدوارکننده مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این پژوهش یک سیستم جذب و ذخیره انرژی حرارتی واکنشگر خورشیدی/الکتریسیته شکل شامل ایروژل متخلخل ناهمگن با نانولوله‌­های کربنی (CNT) رسوب شده با پلی‌پیرول(PPy) به عنوان یک ماتریس پشتیبانی و موم پارافین(PW)  به‌عنوان یک PCM پیشنهاد شده است. PCM های کامپوزیتی که از طریق ادغام PW در پشتیبان‌های ایروژل به دست می‌آیند، چگالی ذخیره‌سازی حرارتی نسبتاً بالایی 160.9 ژول بر گرم و پایداری انتقال فاز فوق‌العاده را حتی پس از 100 سیکل گرمایش و سرمایش نشان می‌دهند. علاوه بر این، افزایش بزرگ هدایت حرارتی در PCM­های کامپوزیت با القای پوشش PPy به عنوان چسب در شکاف بین CNTها به دست می­‌آید. مکانیسم افزایش انتقال حرارت توسط شبیه‌سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. در نتیجه پلیمریزاسیون درجا PPy از طریق روش رسوب بخار روی آئروژل‌های CNT به طور موثر کانال‌های انتقال حرارتی اضافی ایجاد نموده و با هماهنگ نمودن ارتعاش اتم کربن، انتقال حرارت بین CNT را افزایش می‌دهد. با این استراتژی گزارش شده ممکن است به تهیه PCMهای کامپوزیت با رسانایی حرارتی بالا و عملکردهای استفاده چند انرژی دست یافت.

نتیجه­‌گیری

به طور خلاصه، PCM­های کامپوزیتی شکل پایدار CMC@CNT-X-PPy/PW با رسانایی حرارتی افزایش یافته و خواص تبدیل و ذخیره انرژی خورشیدی/الکتروترمال موثر به آسانی از طریق معرفی CNT و پلی‌­پیرول به عنوان پشتیبان­های ایروژل ناهمگن متخلخل سه بعدی با هدایت حرارتی بالا و راندمان تبدیل حرارتی-خورشیدی بالا ساخته شدند. نتایج نشان می‌دهد که PCM‌های کامپوزیت CMC@CNT-400- PPy/PW به راندمان تبدیل خورشیدی/الکتروترمال فوق‌العاده، چگالی ذخیره‌سازی حرارتی بالا (تغییر آنتالپی ذوب 147.9 J/g برای مقدار بارگذاری 80.9 درصد وزنی) و پایداری چرخه حرارتی عالی دست می‌یابند. به ویژه، پوشش پلی­‌پیرول درجا پلیمریزه شده بین لوله‌­های کربنی می­تواند به طور موثر هدایت حرارتی PCM کامپوزیت را بدون کاهش چگالی ذخیره گرما بهبود بخشد (به طور متوسط 25٪ بیشتر از PCM کامپوزیت بدون پوششPPy)، که به طور قابل توجهی بالاتر از PCMهای کامپوزیت مبتنی بر CNT در مطالعات قبلی گزارش شده‌­اند. شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای بررسی مکانیسم افزایش انتقال حرارت و نتیجه‌گیری که رسوب پوشش PPy روی آئروژل‌های CNT به طور موثر کانال‌های انتقال حرارتی اضافی ایجاد نموده و با هماهنگ نمودن ارتعاشات اتم کربن، انتقال حرارت بین CNT را افزایش می‌دهد. پلیمریزاسیون درجا پلیمرهای رسانا در شبکه‌های سه‌بعدی می‌تواند به عنوان روش مؤثری برای بهبود بیشتر راندمان انتقال حرارت PCM‌های کامپوزیت مبتنی بر شبکه متخلخل استفاده شود. PCMهای کامپوزیت به دست آمده با عملکرد کلی عالی و ویژگی‌­های خورشیدی/الکتریکی چند پاسخگو می‌­توانند به طور موثر کاربرد PCM را در مدیریت حرارتی گسترش دهند.

دانلود فایل :  مواد تغییر فاز دهنده کامپوزیت ایروژل نانولوله کربنی پوشش داده شده با پلی‌­پیرول با رسانایی حرارتی افزایش یافته، تبدیل و ذخیره انرژی خورشیدی/الکتروترمال بالا

reference:

Tao, Zhang, et al. "Polypyrrole coated carbon nanotube aerogel composite phase change materials with enhanced thermal conductivity, high solar-/electro-thermal energy conversion and storage." Journal of Colloid and Interface Science 629 (2023): 632-643.‏

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.09.103

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم­‌زاده