19706

۱۹۷۰۶

ارزيابي فرم پايدار ماده تغيير فازدهنده با استفاده از روش الكتروريسي به منظور ذخيره سازي انرژي گرمايي

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۴/۳

دكتر صادق صادق زاده - دكتر روح الله احمدي

فناوري هاي نوين

يكي از روش‌ها به منظور افزايش بازده و كاهش آلودگي محيط زيست، استفاده از سيستم‌هاي ذخيره‌ساز انرژي حرارتي مي‌باشد. اين سيستم‌ها زمانيكه گرماي محيط بيشتر از مقدار مورد نياز مي‌باشد گرماي اضافي را در خود ذخيره كرده و هنگام نياز گرماي اضافي به محيط يا سيستم مورد نظر تحويل داده مي‌شود. يكي از راه‌ها به منظور ذخيره‌سازي گرما، استفاده از مواد تغيير فازدهنده مي‌باشد. توسط اين مواد، مقداري از گرما زمانيكه دماي محيط بيشتر از دماي ماده تغيير فازدهنده باشد جذب شده و به حالت مذاب در مي‌آيند و هنگاميكه دماي محيط كمتر از دماي ماده تغيير فازدهنده باشد به وسيله انجماد گرماي جذب شده به پيرامون منتقل مي‌شود و به نوعي بافر دمايي محسوب مي‌شوند. يكي از معايب اين سيستم‌ها نشت آن‌ها هنگام تبديل به فاز مايع مي‌باشد. به همين دليل، از فرم پايدار مواد تغيير فازدهنده استفاده مي‌شود. در اين تحقيق فرم پايدار الياف تغيير فازدهنده مخلوطي بر پايه مواد پليمري پلي اتيلن گليكول و سلولز استات توسط روش الكتروريسي سنتز شده است. از پلي اتيلن گليكول (PEG) به عنوان ماده تغيير فازدهنده و سلولز استات (CA) به عنوان ماتريس حامي به منظور جلوگيري از نشت پلي اتيلن گليكول هنگام تبديل به فاز مايع در الياف استفاده مي‌شود. تأثير افزايش غلظت ماده تغيير فازدهنده (پلي اتيلن گليكول) نسبت به ماده حامي (سلولز استات) بررسي مي‌شود. بدين منظور الياف حامي (سلولز استات خالص) و الياف تغيير فازدهنده در سه درصد وزني مختلف پلي اتيلن گليكول نسبت به سلولز استات (PEG/CA = 100/100, 125/100, 150/100) سنتز شده است. با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي، مورفولوژي يكنواخت الياف و قطر متوسط الياف در حدود 400 نانومتر بدست آورده شد. تركيبات شيميايي و پيوند بين آن‌ها به طور خاص پيوند هيدروژني بين اين دو ماده در الياف توسط تست تبديل فوريه مادون قرمز نشان داده شده است. به منظور تحليل گرمايي الياف از آزمايش گرماسنجي روبشي تفاضلي استفاده مي‌شود، نتايج نشان داد كه با افزايش درصد وزني پلي اتيلن گليكول، آنتالپي و بازده آن نيز افزايش مي‌يابد يعني مقدار جذب و انتشار گرما افزايش مي‌يابد. به منظور تأييد فرم پايدار الياف تغيير فازدهنده، اين الياف تحت 100 سيكل حرارتي (در محدوده دمايي بالاتر از دماي ذوب پلي اتيلن گليكول و پايين‌تر از دماي انجماد پلي اتيلن گليكول) قرار داده شدند سپس توسط تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي و آزمايش گرماسنجي روبشي تفاصلي به ترتيب مورفولوژي يكنواخت و هموار الياف تغيير فازدهنده و انحراف كم مقدار آنتالپي نسبت به قبل از تست حرارتي تأييد گرديد.

1397/08/21

Evaluation shape-stabilized phase change materials using the electrospinning process for thermal energy storage

8/23/2019 12:00:00 AM

One of the methods for efficiency increment and pollutant decrement using thermal energy storage (TES) systems. These systems when the surrounding heating is higher than the needed amount, extra heating store and when needed this extra heating is delivered to the surrounding or intended system. One of the methods for thermal energy storage, using phase change materials (PCMs). By these materials, part of heating is stored when the surrounding temperature is higher than the PCM temperature and become the melting state and when surrounding temperature is lower than the PCM temperature, heating stored retrieve to surrounding and become solid state, on the other words, PCMs are the thermal buffer. One of the disadvantages of these systems is leakage when to become to the melting state, so is used shape-stabilized phase change materials. In this research shape-stabilized phase change blended fibers based on polymeric materials polyethylene glycol (PEG) and cellulose acetate (CA) are synthesized by electrospinning process. From the PEG and CA are used as PCM and supporting material or fiber matrix, respectively. The effect of concentration increasing of PEG to CA is explored, therefore supporting fibers of CA and phase change fibers in three different mass ratio (PEG/CA = 100/100, 125/100 and 150/100 %w/w) are synthesized. From the PEG and CA are used as PCM and supporting material or fiber matrix, respectively. By images of scanning electron microscopy (SEM), the morphology of smooth and cylindrical like fibers is confirmed and average fibers diameter (AFD) is determined about 400 nm. Chemical components and bondings between them especially hydrogen bonding between PEG and CA in phase change fibers is shown by Fourier transform infrared (FTIR). To thermal analysis of fibers from differential scanning calorimetry (DSC) are used, these results show that associated with increasing of PEG content in PEG/CA phase change blend fibers, phase transition enthalpies and enthalpies efficiency increase. To confirm shape-stabilized phase change fibers, they are put under 100 thermal cycling (higher than the melting temperature of PEG and lower than the solid temperature of PEG) and then by SEM images and DSC curves, the morphology of smooth fibers and low deviation of enthalpies amount than before thermal cycling is confirmed, respectively.