Khóa Luận Tốt Nghiệp: Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha Bền Dạng Polyethylene Glycol/Manganese Dioxide

• Tác giả: Nguyễn Thị Tuyết Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Giang
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha Bền Dạng Polyethylene Glycol/Manganese Dioxide
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
• 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.2. Lưu trữ nhiệt năng (TES)
• 1.2.1. Phân loại
• 1.2.1.1. Lưu trữ nhiệt hiện (SHS)
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất và thiết bị
• 2.2. Quy trình thực nghiệm
• 2.2.1. Quy trình tổng hợp vật liệu xốp α-MnO2
• 2.2.2. Quy trình tổng hợp vật liệu chuyển pha bền dạng PEG/MnO2
• 2.3. Các phương pháp phân tích đánh giá
• 2.3.1. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.3.2. Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ N2
• 2.3.3. Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR)
• 2.3.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
• 2.3.5. Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC)
• 2.3.6. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
• 2.3.7. Một số phương pháp khác
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phân tích vi cấu trúc và tính chất xốp
• 3.2. Khả năng tương thích hóa học
• 3.3. Đặc tính tinh thể của vật liệu PEG/MnO2 SSPCM
• 3.4. Đặc tính nhiệt của vật liệu PEG/MnO2 SSPCM
• 3.5. Khả năng chống rò rỉ của vật liệu PEG/MnO2 SSPCM
• 3.6. Độ bền nhiệt của vật liệu PEG/MnO2 SSPCM
• 3.7. Độ bền vòng lặp của vật liệu PEG/MnO2 SSPCM
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha Bền Dạng

Nghiên cứu về vật liệu chuyển pha bền dạng polyethylene glycol (PEG) và manganese dioxide (MnO2) đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Vật liệu này không chỉ có khả năng lưu trữ nhiệt cao mà còn đảm bảo độ ổn định trong quá trình chuyển pha. Việc kết hợp PEG với MnO2 tạo ra một giải pháp hiệu quả cho các vấn đề liên quan đến sự rò rỉ và độ kết tinh thấp của PEG. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển một vật liệu mới có khả năng lưu trữ nhiệt năng tốt hơn.

1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước về Vật Liệu Chuyển Pha

Tại Việt Nam, nghiên cứu về vật liệu chuyển pha đã có những bước tiến đáng kể. Các nghiên cứu gần đây cho thấy việc sử dụng MnO2 làm vật liệu hỗ trợ có thể cải thiện đáng kể khả năng lưu trữ nhiệt của PEG. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc kết hợp này giúp tăng cường độ ổn định nhiệt và giảm thiểu sự rò rỉ của PEG trong quá trình chuyển pha.

1.2. Tình hình nghiên cứu quốc tế về Vật Liệu Chuyển Pha

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng polyethylene glycol kết hợp với các vật liệu xốp như MnO2 có thể tạo ra các vật liệu chuyển pha hiệu quả. Các nghiên cứu này đã chứng minh rằng việc tối ưu hóa cấu trúc xốp của MnO2 có thể cải thiện đáng kể khả năng lưu trữ nhiệt và độ bền của vật liệu.

II. Vấn đề và Thách thức trong Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha

Mặc dù vật liệu chuyển pha bền dạng PEG/MnO2 có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng. Một trong những vấn đề chính là sự rò rỉ của PEG trong quá trình chuyển pha, điều này có thể làm giảm hiệu suất lưu trữ nhiệt. Ngoài ra, độ dẫn nhiệt của PEG cũng là một yếu tố cần được cải thiện để tăng cường hiệu quả của vật liệu.

2.1. Vấn đề rò rỉ trong Vật Liệu Chuyển Pha

Sự rò rỉ của PEG trong quá trình chuyển pha là một trong những thách thức lớn nhất. Việc sử dụng MnO2 như một chất nền hỗ trợ có thể giúp ngăn chặn sự rò rỉ này, nhưng cần phải tối ưu hóa cấu trúc xốp để đạt được hiệu quả tốt nhất.

2.2. Độ dẫn nhiệt của Polyethylene Glycol

Độ dẫn nhiệt thấp của polyethylene glycol là một yếu tố hạn chế trong việc ứng dụng của nó trong lưu trữ nhiệt. Cần có các giải pháp để cải thiện độ dẫn nhiệt của PEG, có thể thông qua việc kết hợp với các vật liệu khác hoặc tối ưu hóa cấu trúc của nó.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha Bền Dạng

Phương pháp nghiên cứu chính trong khóa luận này là tổng hợp vật liệu chuyển pha bền dạng bằng cách sử dụng phương pháp bay hơi dung môi. Phương pháp này cho phép tạo ra các vật liệu có cấu trúc xốp, giúp tăng cường khả năng lưu trữ nhiệt của PEG. Các phương pháp phân tích như SEM, FT-IR, và DSC sẽ được sử dụng để đánh giá các đặc tính của vật liệu.

3.1. Quy trình tổng hợp Vật Liệu Xốp MnO2

Quy trình tổng hợp MnO2 sẽ được thực hiện thông qua các bước ngâm tẩm và bay hơi dung môi. Điều này giúp tạo ra một cấu trúc xốp với diện tích bề mặt lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lưu trữ PEG.

3.2. Quy trình tổng hợp Vật Liệu Chuyển Pha Bền Dạng PEG MnO2

Sau khi tổng hợp MnO2, PEG sẽ được kết hợp vào cấu trúc xốp của MnO2 để tạo ra vật liệu chuyển pha bền dạng. Quy trình này sẽ được tối ưu hóa để đảm bảo rằng PEG không bị rò rỉ trong quá trình chuyển pha.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Vật Liệu Chuyển Pha Bền Dạng

Vật liệu chuyển pha bền dạng PEG/MnO2 có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Chúng có thể được sử dụng trong các hệ thống lưu trữ nhiệt năng, giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của các hệ thống năng lượng tái tạo. Ngoài ra, vật liệu này cũng có thể được ứng dụng trong các thiết bị điện tử và quần áo thông minh.

4.1. Ứng dụng trong Lưu Trữ Năng Lượng Nhiệt

Vật liệu PEG/MnO2 có khả năng lưu trữ nhiệt cao, giúp cải thiện hiệu suất của các hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc sử dụng năng lượng mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo khác.

4.2. Ứng dụng trong Thiết Bị Điện Tử

Vật liệu này có thể được sử dụng trong các thiết bị điện tử để quản lý nhiệt, giúp tăng cường hiệu suất và độ bền của thiết bị. Việc sử dụng vật liệu chuyển pha bền dạng có thể giúp giảm thiểu nguy cơ quá nhiệt trong các thiết bị điện tử.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha

Nghiên cứu về vật liệu chuyển pha bền dạng PEG/MnO2 đã chỉ ra rằng việc kết hợp này có thể tạo ra các vật liệu với khả năng lưu trữ nhiệt cao và độ ổn định tốt. Tương lai của nghiên cứu này có thể mở ra nhiều hướng đi mới trong việc phát triển các vật liệu lưu trữ năng lượng hiệu quả hơn.

5.1. Kết luận về Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu chuyển pha bền dạng PEG/MnO2 có tiềm năng lớn trong việc lưu trữ năng lượng nhiệt. Việc tối ưu hóa cấu trúc và tính chất của vật liệu sẽ là hướng đi quan trọng trong tương lai.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Tương lai của nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các vật liệu mới với khả năng lưu trữ nhiệt cao hơn và độ ổn định tốt hơn. Việc nghiên cứu các vật liệu hỗ trợ khác cũng có thể mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực này.