20753

۲۰۷۵۳

شبيه سازي ديناميك مولكولي اثر افزودن گرافن و نانو لوله هاي كربني به تتراكوسان براي بهبود خواص ذخيره سازي انرژي حرارتي

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

۹۷-۹۸

۱۳۹۸/۳/۲۶

دكتر صادق صادقزاده - دكتر روح اله احمدي

فناوري هاي نوين

ذخيره سازي انرژي حرارتي توسط مواد تغيير فاز دهنده انجام مي شود. دسته مهمي از اين مواد پارافين ها هستند كه ظرفيت حرارتي خوبي دارند ولي رسانايي حرارتي شان كم است. براي حل مشكل كمبود رسانايي حرارتي پارافين ها، راه حل هاي مختلفي مطرح است. يكي از اين راه ها افزودن نانو مواد ابررسانايي همچون گرافن و نانولوله‌هاي كربني به پارافين هاست كه در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفته است. پارافين استفاده شده در اين تحقيق تتراكوسان (C24H50) است كه يك آلكان بلند زنجير با نقطه ذوب حدود 50 الي 67 درجه سلسيوس مي باشد كه معمولاً براي كاربردهاي مديريت حرارتي باتري ها و قطعات الكترونيكي استفاده مي شود. نتايج نشان دادند افزودن گرافن و نانولوله كربني باعث افزايش رسانايي حرارتي پارافين مي شود، هرچند عمدتاً ظرفيت حرارتي آن را كمي كاهش مي دهد و به نظر مي رسد نقطه ذوب (دماي تغيير فاز) را كمي پايين تر مي آورد، و نيز به‌طور كلي تحرك و جنبش اتم ها را پايين مي آورد. گرافن و نانولوله كربني با توجه به رسانايي حرارتي بالايي كه دارند و با نظم بخشيدن به مولكول هاي پارافين و كريستالي نگه داشتن آنها، باعث افزايش رسانايي حرارتي كامپوزيت هاي پارافين-گرافن و پارافين-نانولوله كربني مي شوند. هرچند اين افزايش رسانايي حرارتي در كامپوزيت پارافين-نانولوله كربني بيشتر مشاهده شد. از طرفي افزودن اين نانو ذرات باعث كاهش ظرفيت حرارتي در اكثر شرايط دمايي مي شود. كاهش ظرفيت حرارتي نيز در مورد كامپوزيت پارافين-نانولوله كربني بيشتر ديده شد. اگرچه پس از دماي 87 درجه سلسيوس، ظرفيت حرارتي كامپوزيت ها نسبت به پارافين خالص افزايش يافت. رفتار رسانايي حرارتي كامپوزيت ها نسبت به دما نيز اين‌گونه بود كه با افزايش دما معمولاً (و نه هميشه) رسانايي حرارتي ماده نيز افزايش مي يافت، ولي نمي‌توان اين رفتار را الزاماً خطي دانست. كامپوزيت هاي پارافين-گرافن و پارافين-نانولوله كربني در طول گرافن و نانولوله رسانايي حرارتي بيشتري را نسبت به بعد عمود بر نانو افزودني از خود نشان دادند.

1398/04/08

Molecular dynamics simulation of improving thermal conductivity of Tetracosane as a PCM by graphene/carbon nanotube fillers

6/15/2020 12:00:00 AM

The thermal energy storage is carried out by phase-change materials (PCMs). An important category of these materials is paraffins, which have a good thermal capacity, but their thermal conductivity is low. Different solutions have been proposed to solve the problem of the thermal conductivity of paraffins. One of these ways is the addition of nano-superconductive materials such as graphene and carbon nanotubes to paraffins, which has been studied in this study. The paraffin used in this study is tetracosane (C24H50), a high-chain alkane with a melting point of around 50-67 degrees Celsius, commonly used for thermal management of batteries and electronic devices. The results showed that the addition of graphene and carbon nanotubes increases the thermal conductivity of paraffin, although its thermal capacity is reduced by a small amount and seems to slightly decrease the melting point (phase change temperature). Graphene and carbon nanotubes, due to their high thermal conductivity, and by regulating the paraffin molecules, increase the thermal conductivity of paraffin-graphene and paraffin-CNT composites. However, this growth of thermal conductivity observed in the paraffin-carbon nanotube composite was more evident. On the other hand, adding these nanoparticles reduces thermal capacity in most temperature conditions. Reduced thermal capacity was also found for paraffin-CNT composite. Though about after 360 K, the thermal capacity of the composites increased compared to pure paraffin. The thermal conductivity of the composites according to the temperature was such that, with increasing temperature, the thermal conductivity of the composites was usually (and not always) increased, but linear behavior can not be predicted. Paraffin-graphene and paraffin-CNT composites showed more thermal conductivity in graphene and CNT longitudinal direction than in the perpendicular direction.