مروری بر تأثیر مواد تغییر فاز دهنده نانو تقویت شده بر عملکرد سیستم ذخیره‌سازی انرژی حرارتی سرد

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

پیش‌بینی می‌شود که تقاضای سرمایش بین سال‌های 2010 تا 2050 سه برابر افزایش یابد. دمای آسایش در ساختمان مهم است و تقاضا برای سرمایش در سراسر جهان به شدت در حال افزایش است. به منظور رسیدگی به مسائل ناشی از نوسانات بار الکتریکی و بارهای kVA بالای مرتبط با آن، حذف عدم تطابق بین عرضه و تقاضای انرژی ضروری است. سیستم ذخیره‌سازی انرژی حرارتی سرد (CTES) با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده (PCM) در زمان‌های خارج از پیک، راه‌حلی مناسب برای ذخیره‌سازی انرژی است. سپس این انرژی ذخیره شده می‌تواند به‌طور موثر برای برآوردن نیازهای اوج تقاضا مورد استفاده قرار گیرد. آب دیونیزه (DI) به دلیل چگالی ذخیره انرژی بالا، گرمای نهان بالا، ماهیت غیر خورنده نسبت به مواد کپسوله کننده و پایداری حرارتی عالی، ماده تغییر فاز دهنده متداول در سیستم‌های CTES است. افزودن نانومواد مبتنی بر کربن مانند نانوپلاکت‌های گرافن (GNP) و نانولوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNT) رسانایی حرارتی PCM (در مقایسه با فلز و نانوذرات اکسید فلزی) را افزایش می‌دهد. برای ایجاد سیستم CTES با افزایش چگالی ذخیره انرژی، استفاده از سورفکتانت‌ها باید به شدت کاهش یا حذف شود. تعداد اندکی از محققین در نتیجه پیشرفت‌های کنونی در نانوتکنولوژی، نانومواد را برای تولید پراکندگی بیشتر و سرعت هسته‌زایی سریع‌تر شروع نموده‌اند. به منظور جلوگیری از تجمع نانوذرات و افزایش پایداری مواد تغییر فاز دهنده نانوتقویت‌شده (NEPCM) از طریق پراکندگی پایدار بدون تغییر قابل‌توجه در گرمای ویژه و گرمای نهان، از تکنیک کئووالانسی عامل‌دارسازی استفاده می‌شود. نیاز به استفاده از مفهوم CTES در تهویه مطبوع مسکونی، خنک کننده فرآیند در مقیاس کوچک و کاربردهای واکسن وجود دارد. برای برآوردن نیازهای فوق، سیستم CTES باید با ظرفیت پایین (≤0.5TRhr) با نرخ تخلیه کنترل شده طراحی شود.

نتیجه‌گیری

هدف این بررسی ارائه درک جامعی از رویکردهای بالقوه برای اجرای CTES با استفاده از PCM در کاربردهای دمای پایین است. هدف اصلی این بررسی، بررسی پیشرفت‌های فعلی در ادغام مواد تغییر فاز دهنده برای کاربردهای ذخیره‌سازی سرد در سیستم‌های تبرید مورد استفاده برای حمل و نقل و بسته‌بندی مواد غذایی، تبرید تجاری، کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ و سایر سیستم‌های تبرید بود. این بررسی با مروری مختصر از انواع مختلف PCM آغاز شد و به دنبال آن ارائه مختصری با تأکید بر ویژگی‌های مواد کلیدی و روش‌های مربوطه برای تعیین خصوصیات انجام شد. در نهایت، یافته‌های قابل توجه از پیشینه پژوهش به شرح زیر خلاصه شد:

➢ نانوسیالات مبتنی بر کربن (GNP و MWCNT)  PCMایده‌آل برای کاربردهای CTES به دلیل هدایت حرارتی بالاتر برای چگالی پایین هستند.

➢ پراکندگی پایدار نانومواد در PCM از طریق افزودن سورفکتانت‌ها به دست می‌آیند. با این حال، خواص انتقال فاز (ظرفیت ذخیره) PCM پایه با پراکندگی سورفکتانت کاهش یافت.

➢ عاملدارسازی شیمیایی (کئووالانسی) نانومواد می‌تواند اهمیت سورفکتانت‌ها را در طول تهیه NEPCM از بین ببرد.

➢ دمای عملیاتی سیستم CTES صرفاً به خواص ترموفیزیکی و انتقال فاز PCM بستگی دارد.

➢ اندازه‌گیری دقیق خواص انتقال فاز به طراحی سیستمی CTES با انرژی کارآمد کمک می‌نماید.

سیستم ذخیره انرژی حرارتی باید برای کاربردهای مختلف در مقیاس کوچک، مانند نگهداری واکسن (2 تا 8 درجه سانتی‌گراد)، شیر (2 تا 4 درجه سانتی‌گراد)، گل‌های شاخه بریده (2 تا 8 درجه سانتی‌گراد) و برای کارهای کوچک استفاده شود. تهویه مطبوع خانگی در مقیاس (HTF در 10 ℃ ( مصرف برق ویژه واحد چیلر با کاهش دمای اواپراتور افزایش می‌یابد.

دانلود فایل: مروری بر تأثیر مواد تغییر فاز دهنده نانو تقویت شده بر عملکرد سیستم ذخیره‌سازی انرژی حرارتی سرد

Reference

Sathishkumar, A., Sundaram, P., Cheralathan, M., & Kumar, P. G. (2024). Effect of nano-enhanced phase change materials on performance of cool thermal energy storage system: A review. Journal of Energy Storage, 78, 110079.‏ ‏‏

DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2023.110079

ترجمه و ویرایش: دانیال ابراهیم‌‌‌‌‌زاده