توصيفگر ها :
مواد تغييرفازدهنده , ذخيره‌سازي انرژي گرمايي , بتن , پرليت , لاريك اسيد , نانوذرات
چكيده فارسي :
در اين مطالعه، كامپوزيت پايدار لاريك اسيد/پرليت منبسط‌شده (LA/EP) با روش اشباع در خلأ به‌منظور استفاده از آن در صنايع ساختماني براي ذخيره‌سازي انرژي گرمايي تهيه شد. همچنين اثر افزودن نانوذرات SiO2 و گرافن بر افزايش هدايت حرارتي و عملكرد گرمايي آن بررسي شد. پايداري شيميايي نمونه‌ها به‌وسيله طيف‌سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FT-IR) مورد بررسي قرار گرفت و نشان داد هيچ واكنش يا پيوند شيميايي بين اجزا كامپوزيت اتفاق نمي‌افتد و ساختار LA به‌عنوان ماده تغييرفازدهنده حفظ مي‌شود. خواص گرمايي و پايداري فيزيكي كامپوزيت‌ها با استفاده از كالري‌متري اسكن تفاضلي (DSC) و تست نشتي بررسي شد. دماي ذوب و گرماي نهان كامپوزيت EP/LA با 60 درصد وزني لاريك اسيد، 41.5 درجه سانتي‌گراد و 113.8 ژول بر گرم تعيين شد كه دماي مناسب انتقال فاز، گرماي نهان كافي و پايداري حرارتي خوب براي كاربرد به‌عنوان مواد تغييرفازدهنده را نشان مي‌دهد. نتايج آزمايش نشتي نشان داد كه نمونه پرليت حاوي 60 درصد وزني لاريك اسيد، نمونه بهينه با حداكثر لاريك اسيد، بدون نشتي است. رسانايي گرمايي نمونه‌ها توسط دستگاه 2-KD اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد، ضريب هدايت گرمايي پرليت شارژ شده با لاريك اسيد حاوي 2درصد وزني از نانوذرات SiO2 و 1 درصد وزني از نانوصفحات گرافن به ترتيب 22 و 51 درصد نسبت به پرليت شارژ شده با لاريك اسيد خالص، افزايش يافت. نهايتاً با استفاده از كامپوزيت پرليت حاوي لاريك اسيد اصلاح شده با نانوذرات گرافن در بتن، تأثير آن بر عملكرد حرارتي و مكانيكي بتن مورد آزمون قرار گرفت. نتايج نشان مي‌دهد كه استفاده از مواد تغييرفازدهنده در بتن توانسته است با ذخيره‌سازي انرژي گرمايي در چرخه گرمايش از افزايش دماي محيط جلوگيري كند و با رهاسازي آن در چرخه سرمايش به تنظيم دماي محيط كمك كند و طي فرايند تغيير فاز نيز هيچ‌گونه آثار نشتي ناشي از ذوب مواد تغييرفازدهنده نداشته باشد، همچنين مقاومت فشاري و استحكام بتن حاوي كامپوزيت LA/EP همراه با يك درصد نانوذرات گرافن، MPa 17.9 اندازه‌گيري شد كه نشان مي‌دهد در دسته بتن‌هاي سبك سازه‌اي، علاوه بر استحكام مناسب، مي‌تواند پتانسيل بالايي براي ذخيره‌سازي انرژي حرارتي و مديريت مصرف انرژي در ساختمان داشته باشد. نهايتاً نتايج نشان مي‌دهد كه كامپوزيت EP / LA بهبوديافته با نانوذرات گرافن داراي پتانسيل بالايي در كاربردهاي ساختماني براي ذخيره انرژي حرارتي و مديريت مصرف انرژي است.
چكيده انگليسي :
In this study, a stable lauric acid/expanded perlite (LA/EP) composite was prepared by the vacuum impregnation method in order to use it in the construction industry for thermal energy storage. Also, the effect of adding SiO2 nanoparticles and graphene on increasing its thermal conductivity and thermal performance was investigated. The chemical stability of the samples was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and showed that no chemical reaction or bonding occurs between the components of the composite and the structure of LA is maintained as a phase change material. Thermal properties and physical stability of composites were investigated using differential scanning calorimetry (DSC) and leakage test. The melting temperature and latent heat of EP/LA composite with 60% by weight of lauric acid were determined as 41.5°C and 113.8 J/g, which showed the suitable phase transition temperature, sufficient latent heat and good thermal stability for use as phase change materials Gives. The results of the leakage test showed that the perlite sample contains 60% by weight of lauric acid, the optimal sample with maximum lauric acid, without leakage. The thermal conductivity of the samples was measured by KD-2 device. The results showed that the thermal conductivity coefficient of pearlite charged with lauric acid containing 2% by weight of SiO2 nanoparticles and and 1% by weight of graphene nanoplates increased by 22% and 51%, respectively, compared to perlite charged with pure lauric acid. Finally, by using perlite composite containing lauric acid modified with graphene nanoparticles in concrete, its effect on the thermal and mechanical performance of concrete was tested. The results show that the use of phase change materials in concrete has been able to prevent the increase of the ambient temperature by storing thermal energy in the heating cycle, and by releasing it in the cooling cycle, it helps to regulate the ambient temperature, and during the phase change process, there are no leakage effects due to melting. Also the strength of concrete containing LA/EP composite with one percent of graphene nanoparticles was measured as 17.9 MPa, which shows that in the category of lightweight structural concrete, in addition to proper strength, it can have a high potential for thermal energy storage. and manage energy consumption in the building. Finally, the results show that EP/LA composite improved with graphene nanoparticles has a high potential in building applications for thermal energy storage and energy consumption management.
