بخشی از مقاله
چکیده:
در این پژوهش با استفاده از روش همرسوبی، نانو ذرات اکسید مس تهیه شد و خواص اپتیکی و ساختاری آن موردبررسی قرار گرفت. بررسی پراش پرتوایکس نشان داد که اندازهی متوسط نانو ذرات حدود 50 نانومتر است. سپس با استفاده از روش دومرحلهای، نانو سیال اکسید مس و آب دیونیزه با درصدهای حجمی مختلف تهیه شد و در کلکتور خورشیدی تحت خلأ با سرعتهای شارش متفاوت مورداستفاده قرار گرفت. بازده کلکتور برای نانو سیال محاسبه شد و با بازده کلکتور زمانی که از سیال آب استفاده میکنیم، مقایسه شد. نتایج نشان دادند که نانو سیال اکسید مس/آب دیونیزه با کسر حجمی0,017 درصد و سرعت شارش 14 لیتر بر دقیقه 0,00023 - کیلوگرم بر ثانیه - بیشترین افزایش را در بازده کلکتور خورشیدی تحت خلأ ایجاد کرد و افزایش×سرعت و کسر حجمی نانو سیال باعث×افزایش بازده کلکتور شده است.
کلمات کلیدی: نانو سیال، اکسید مس، کلکتور خورشیدی
1. مقدمه
افزایش در قیمت سوختهای ف سیلی و کاهش سریع منابع انرژی مر سوم، نگرانیهای ا صلی امروزه در مورد انرژی ا ست. کلکتور خور شیدی بهعنوان نمونهای از ابزار انرژی سبز و تجدید پذیر، به ما کمک میکند تا از نگرانیهای مربوط به انرژی آسوده شویم .[1] همواره استفاده از انرژی خورشیدی فنّاوری نانو سیالات، توجه را به خود جلب میکند. نانو سیالهای حامل گرما، برای اولین بار توسط دکتر چوی در سال 1995 در آمریکا مطرح شد. نانو سیالها شامل ذراتی کوچکتر از صد نانومتر میشود. ثابتشده است که نانو سیالها ویژگیهای حمل گرمای بهتری نسبت به سیالهای مرسوم دارند که بستگی به نانوذرهی استفادهشده، اندازهی نانوذره و غلظت ذرات معلق دارد .[2] تحقیقات نشان میدهد که افزودن نانو ذرات، ویژگیهای گرمایی سیال پایه مثل رسانندگی گرمایی و ضریب حمل انتقال گرما را افزایش میدهد. مطالعات نشاندهندهی پیشرفت در ویژگیهای نوری نانو سیالات در مقایسه با سیالات پایه است. سیال پایه مثل آب، اگرچه بهعنوان بهترین جذبکنندهی خورشیدی شناخته میشود، اما تنها 13 درصد از انرژی را جذب میکند. افزایش حمل گرما در کلکتور خورشیدی، یکی از موضوعهای مهم در ذخیرهی انرژی است .[3]
2. مواد و روش انجام آزمایش
الف. تهیهی نانوذرهی اکسید مس
مقدار ./1 گرم نیترات مس 3 آبه - - Cu - NO3 - 2.3H2O را درون 40 میلیلیتر آب دیونیزه میریزیم و آن را روی دستگاه ا ستیرر قرار میدهیم. سپس مقدار ./01 گرم PEG بهعنوان عامل پو ش شی به آن ا ضافه میکنیم. چند قطره NaOH به محلول میافزاییم، زمانی که PH=10 شد، مشاهده میکنیم که رنگ محلول شیریرنگ می شود و بشر را از روی استیرر برمیداریم. مقداری اتانول درون ظرف محلول میریزیم و محلول را به مدت یک روز درون هوای آزاد میگذاریم تا آبهای آن تا آنجا که ممکن است تبخیر شود و آبهایی که روی محلول است را بیرون میریزیم. سپس محلول را به مدت 3 ساعت در دمای 120 درجه درون آون میگذاریم تا آبهای آن تبخیر شود. سپس به مدت 3 ساعت در دمای 600 درجه کوره میگذاریم تا باز پخت شود و صبر میکنیم تا کوره به دمای محیط بر سد - حدود 3 ساعت - . سپس ظرف ماده را از کوره بیرون میآوریم. نانوذرهی اکسید مس - CuO - آماده است.
ب. تهیهی نانو سیال اکسید مس و آب دیونیزه
مقدار 2 لیتر آب دیونیزه را درون ب شر میریزیم. سپس یک گرم نانوذرهی اک سید مس به آن ا ضافه میکنیم. ب شر را روی دستگاه استیرر قرار میدهیم. مقدار ./2 گرم PEG بهعنوان عامل پوششی به محلولمان اضافه میکنیم تا مانع کلوخه شدن و تهن شینی نانو ذرات شود. بعد از چند دقیقه، چند قطره NaOH به محلول درون ب شر ا ضافه میکنیم تا PH=10 و نانو سیال پایدار شود. در مرحلهی آخر برای پخش نانو ذرات در آب، در هم شک ستن کلوخهها و تهیهی نانو سیال یکنواخت، بشر را به مدت 2 ساعت درون حمام اولتراسونیک تحت امواج فراصوت قرار میدهیم. نانو سیال اکسید مس و آب دیونیزه آماده است.
.3 نتایج و بحث
ب. تصویر SEM
شکل ذرات یک ویژگی مهم برای بررسی ویژگیهای بنیادی نانو ذرات است. میکروسکوپ پردازش الکترونی، با ردیابی یک نمونه از نانو ذرات با پرتو الکترون، اطلاعات مکانی، ساختاری و ترکیبی نانو ذرات را به ما میدهد. علاوه بر این SEM میتواند شک ستگی سطح را شنا سایی و تجزیهوتحلیل کند، اطلاعاتی در مورد ریز ساختارها ارائه کند و آلودگی سطح را برر سی کند. SEM ساختارهای کری ستالی را شنا سایی میکند. همچنین SEM ابزاری قدرتمند برای مطالعهی شکل و یکنواختی سوسپانسیون است؛ بنابراین آنالیز تصویر SEM درک روشنی از نانو ذرات را به ما میدهد .[5] شکل 2، تصویر SEM مربوط به نانو ذرات اکسید مس را نشان میدهد. همانگونه که در شکل مشخص است، اندازهی متوسط نانو ذرات حدود 50 نانومتر است که با محاسبات ما از رابطهی دبیB شرر یکسان است. همچنین این تصاویر، نشاندهندهی ساختار مونوکلینیک نانو ذرات اکسید مس است.
