Khóa Luận Tốt Nghiệp: Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha Pyrogallol/Expanded Graphite Với Khả Năng Lưu Trữ Nhiệt Tại Nhiệt Độ Trung Bình

• Tác giả: Đặng Quang Hưng
• 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: Tổng Hợp Vật Liệu Chuyển Pha Pyrogallol/Expanded Graphite Cho Ứng Dụng Lưu Trữ Nhiệt Tại Nhiệt Độ Trung Bình
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: KIẾN THỨC TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.4. Vật liệu lưu trữ nhiệt năng
• 1.5. Vật liệu chuyển pha
• 1.6. Phân loại PCM
• 1.7. Vật liệu xốp
• 1.8. Khả năng chuyển đổi quang/điện-nhiệt
• 1.9. Chuyển đổi quang-nhiệt
• 1.10. Chuyển đổi điện-nhiệt
• 1.11. Vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng SSPCM
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
• 2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất
• 2.1.2. Thiết bị nghiên cứu
• 2.2. Quy trình thực nghiệm. Quy trình kiểm tra độ bền vòng lặp của mẫu 80 wt% PYL/EG SSPCM
• 2.3. Quy trình kiểm tra độ rò rỉ mẫu PYL và PYL/EG SSPCM
• 2.4. Các phương pháp phân tích đánh giá
• 2.4.1. Kính hiển vi điện tử quét
• 2.4.2. Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier
• 2.4.3. Nhiễu xạ tia X
• 2.4.4. Phân tích nhiệt lượng quét vi sai
• 2.4.5. Phân tích nhiệt trọng lượng
• 2.4.6. Đánh giá khả năng chuyển đổi quang/điện-nhiệt
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Phân tích hình thái cấu trúc
• 3.2. PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG TƯƠNG THÍCH HÓA HỌC
• 3.3. ĐẶC TÍNH NHIỆT CỦA VẬT LIỆU PYL/EG SSPCM
• 3.3.1. Đặc tính tinh thể của các mẫu SSPCM và PYL
• 3.4. ĐỘ BỀN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU PYL/EG SSPCM
• 3.5. KHẢ NĂNG CHỐNG RÒ RỈ
• 3.6. ĐỘ BỀN VÒNG LẶP CỦA VẬT LIỆU PYL/EG SSPCM
• 3.7. KHẢ NĂNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ÁNH SÁNG-NHIỆT
• 3.8. KHẢ NĂNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG ĐIỆN-NHIỆT
• Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha Pyrogallol Expanded Graphite

Nghiên cứu về vật liệu chuyển pha (PCM) đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong việc phát triển các giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả. Vật liệu pyrogallol kết hợp với expanded graphite (EG) đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc lưu trữ nhiệt ở nhiệt độ trung bình. Việc tìm hiểu về tính chất và ứng dụng của chúng là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất lưu trữ nhiệt.

1.1. Tình hình nghiên cứu vật liệu chuyển pha hiện nay

Nghiên cứu hiện tại cho thấy vật liệu chuyển pha có khả năng lưu trữ nhiệt tiềm ẩn cao. Các nghiên cứu trong nước và quốc tế đã chỉ ra rằng việc sử dụng EG giúp cải thiện độ ổn định và khả năng dẫn nhiệt của PCM.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng pyrogallol và expanded graphite

Sự kết hợp giữa pyrogallol và expanded graphite không chỉ giúp tăng cường khả năng lưu trữ nhiệt mà còn giảm thiểu hiện tượng rò rỉ trong quá trình chuyển pha. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực năng lượng.

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

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng việc phát triển vật liệu chuyển pha vẫn gặp phải một số thách thức. Các vấn đề như độ ổn định hình dạng, khả năng dẫn nhiệt thấp và hiện tượng siêu lạnh cần được giải quyết để tối ưu hóa hiệu suất của PCM.

2.1. Độ ổn định hình dạng của vật liệu chuyển pha

Một trong những thách thức lớn nhất là duy trì độ ổn định hình dạng của PCM trong quá trình chuyển pha. Việc sử dụng EG có thể giúp cải thiện vấn đề này, nhưng cần có thêm nghiên cứu để đảm bảo tính ổn định lâu dài.

2.2. Khả năng dẫn nhiệt và hiện tượng siêu lạnh

Khả năng dẫn nhiệt của vật liệu chuyển pha thường thấp, điều này ảnh hưởng đến hiệu suất lưu trữ nhiệt. Hiện tượng siêu lạnh cũng là một vấn đề cần được khắc phục để đảm bảo PCM hoạt động hiệu quả trong các ứng dụng thực tế.

III. Phương pháp Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha Pyrogallol Expanded Graphite

Phương pháp nghiên cứu chính trong việc tổng hợp vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng (SSPCM) là ngâm tẩm dung môi. Phương pháp này giúp cải thiện khả năng lưu trữ nhiệt và độ ổn định của PCM.

3.1. Quy trình tổng hợp vật liệu SSPCM

Quy trình tổng hợp SSPCM bao gồm việc ngâm tẩm pyrogallol vào expanded graphite. Kết quả cho thấy khả năng giam giữ pyrogallol lên tới 80wt% mà không xảy ra hiện tượng rò rỉ.

3.2. Phân tích và đánh giá tính chất vật liệu

Các phương pháp phân tích như DSC, TGA và XRD được sử dụng để đánh giá tính chất nhiệt và cấu trúc của SSPCM. Kết quả cho thấy SSPCM có khả năng lưu trữ nhiệt tiềm ẩn cao và độ ổn định tốt.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Vật Liệu Chuyển Pha

Vật liệu pyrogallol/expanded graphite có nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực lưu trữ nhiệt. Chúng có thể được sử dụng trong các hệ thống năng lượng mặt trời và các ứng dụng công nghiệp khác.

4.1. Ứng dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời

Vật liệu SSPCM có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và chuyển đổi thành nhiệt năng, giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống năng lượng mặt trời.

4.2. Tiềm năng trong các ứng dụng công nghiệp

Với khả năng lưu trữ nhiệt cao, SSPCM có thể được ứng dụng trong các quy trình công nghiệp cần duy trì nhiệt độ ổn định, từ đó tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí.

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

Nghiên cứu về vật liệu chuyển pha pyrogallol/expanded graphite mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn hơn.

5.1. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc cải thiện khả năng dẫn nhiệt và độ ổn định của SSPCM để mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

5.2. Tiềm năng phát triển vật liệu mới

Việc phát triển các vật liệu nano và các hợp chất mới có thể giúp nâng cao hiệu suất của vật liệu chuyển pha, từ đó đáp ứng nhu cầu lưu trữ năng lượng ngày càng cao.