Tổng Hợp Và Đánh Giá Khả Năng Lưu Trữ Nhiệt Của Vật Liệu Chuyển Pha Stearic Acid/Fumed Silica/Fe3O4

• Tác giả: Đặng Thị Yến Nhi
• 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 Stearic Acid/Fumed Silica/Fe3O4 Trong Lưu Trữ Nhiệt
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN 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 năng lượng nhiệt
• 1.2.1. Lưu trữ năng lượng (ES)
• 1.2.2. Lưu trữ năng lượng nhiệt (TES)
• 1.2.3. Phân loại hệ thống lưu trữ nhiệt năng
• 1.2.4. So sánh các hệ thống lưu trữ nhiệt năng
• 1.3. Vật liệu chuyển pha
• 1.3.1. Phân loại PCM
• 1.3.2. Tiêu chí lựa chọn PCM
• 1.3.3. Vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng (SSPCM)
• 1.3.4. Fe3O4 và khả năng chuyển đổi từ thành nhiệt
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất và thiết bị
• 2.2. Quy trình tổng hợp vật liệu từ tính Fe3O4
• 2.3. Quy trình tổng hợp vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng SA/FS/Fe3O4
• 2.4. Quy trình kiểm tra độ bền vòng lặp của mẫu 70 wt% SA/FS/Fe3O4
• 2.5. Quy trình kiểm tra độ rò rỉ của các mẫu SSPCM và SA tinh khiết
• 2.6. Quy trình đánh giá quá trình nạp-giải phóng năng lượng của mẫu 70 wt% SSPCM so với SA tinh khiết
• 2.7. Các phương pháp phân tích
• 2.7.1. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• 2.7.2. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS)
• 2.7.3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp N2 (BET)
• 2.7.4. Phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR)
• 2.7.5. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
• 2.7.6. Phương pháp phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC)
• 2.7.7. Từ kế mẫu rung (VSM)
• 2.7.8. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Vật liệu từ tính Fe3O4
• 3.2. Vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng SSPCM SA/FS/Fe3O4
• 3.2.1. Phân tích vi cấu trúc và tính chất xốp
• 3.2.2. Khả năng tương thích hóa học
• 3.2.3. Đặc tính tinh thể của SSPCM dạng SA/FS/Fe3O4
• 3.2.4. Đặc tính nhiệt của SSPCM dạng SA/FS/Fe3O4
• 3.2.5. Tính chất từ của SSPCM dạng SA/FS/Fe3O4
• 3.2.6. Độ bền nhiệt của SSPCM dạng SA/FS/Fe3O4
• 3.2.7. Khả năng chống rò rỉ của SSPCM dạng SA/FS/Fe3O4
• 3.2.8. Độ bền vòng lặp của SSPCM dạng SA/FS/Fe3O4
• 3.2.9. Tính chất nạp-giải phóng năng lượng của SSPCM dạng SA/FS/Fe3O4
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Vật Liệu Chuyển Pha Stearic Acid Fumed Silica Fe3O4

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. Vật liệu chuyển pha Stearic Acid (SA) kết hợp với Fumed Silica (FS) và Fe3O4 không chỉ giúp cải thiện khả năng lưu trữ nhiệt mà còn mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu này có thể giúp giải quyết các vấn đề về năng lượng trong tương lai.

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

Nghiên cứu về vật liệu chuyển pha đã thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà khoa học. Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng việc sử dụng SA, FS và Fe3O4 có thể tạo ra các vật liệu có khả năng lưu trữ nhiệt cao và ổn định. Điều này mở ra cơ hội cho việc ứng dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng hiệu quả.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng Stearic Acid trong nghiên cứu

Stearic Acid là một vật liệu chuyển pha tự nhiên, có khả năng lưu trữ nhiệt cao và không độc hại. Việc sử dụng SA trong các vật liệu chuyển pha giúp cải thiện hiệu suất lưu trữ nhiệt và giảm thiểu rủi ro về môi trường.

II. Thách thức trong việc ứng dụng vật liệu chuyển pha Stearic Acid Fumed Silica Fe3O4

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc ứng dụng vật liệu chuyển pha vẫn gặp phải một số thách thức lớn. Một trong những vấn đề chính là sự rò rỉ của SA trong quá trình chuyển pha. Điều này có thể làm giảm hiệu suất lưu trữ nhiệt và gây ra những khó khăn trong việc ứng dụng thực tiễn.

2.1. Vấn đề rò rỉ trong quá trình chuyển pha

Rò rỉ là một trong những thách thức lớn nhất khi sử dụng vật liệu chuyển pha. Sự rò rỉ này có thể xảy ra do áp lực hoặc nhiệt độ cao, dẫn đến việc mất mát năng lượng và giảm hiệu suất của hệ thống lưu trữ.

2.2. Giải pháp cải thiện độ ổn định của vật liệu

Để khắc phục vấn đề rò rỉ, việc sử dụng Fumed Silica và Fe3O4 trong cấu trúc vật liệu có thể giúp cải thiện độ ổn định và ngăn chặn sự rò rỉ của SA. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp này có thể tạo ra các vật liệu có khả năng lưu trữ nhiệt tốt hơn.

III. Phương pháp tổng hợp vật liệu chuyển pha Stearic Acid Fumed Silica Fe3O4

Phương pháp tổng hợp vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng là một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu này. Việc sử dụng phương pháp ngâm tẩm bay hơi dung môi giúp tạo ra các vật liệu có cấu trúc xốp và khả năng lưu trữ nhiệt cao.

3.1. Quy trình tổng hợp vật liệu từ tính Fe3O4

Quy trình tổng hợp Fe3O4 được thực hiện thông qua phương pháp sol-gel, giúp tạo ra các hạt nano với kích thước nhỏ và độ từ hóa cao. Điều này rất quan trọng cho việc cải thiện khả năng lưu trữ nhiệt của vật liệu.

3.2. Quy trình tổng hợp vật liệu chuyển pha ổn định hình dạng

Quy trình tổng hợp vật liệu SA/FS/Fe3O4 được thực hiện bằng phương pháp ngâm tẩm bay hơi dung môi. Phương pháp này giúp tạo ra các vật liệu có khả năng lưu trữ nhiệt cao và ổn định trong quá trình chuyển pha.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của vật liệu chuyển pha

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vật liệu chuyển pha Stearic Acid/Fumed Silica/Fe3O4 có khả năng lưu trữ nhiệt cao và độ ổn định tốt. Các ứng dụng thực tiễn của vật liệu này có thể bao gồm trong các hệ thống lưu trữ năng lượng và điều hòa nhiệt độ.

4.1. Đánh giá khả năng lưu trữ nhiệt của vật liệu

Kết quả phân tích cho thấy vật liệu 70 wt% SA/FS/Fe3O4 có khả năng lưu trữ nhiệt lên đến 119 J/g. Điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng cao trong các hệ thống lưu trữ năng lượng.

4.2. Ứng dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng

Vật liệu chuyển pha này có thể được ứng dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt quy mô lớn, giúp cải thiện hiệu suất và giảm thiểu chi phí trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về vật liệu chuyển pha Stearic Acid/Fumed Silica/Fe3O4 mở ra nhiều triển vọng cho các ứng dụng trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Việc phát triển các vật liệu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất lưu trữ mà còn góp phần vào việc giải quyết các vấn đề năng lượng trong tương lai.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp SA, FS và Fe3O4 tạo ra các vật liệu có khả năng lưu trữ nhiệt cao và ổn định. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc cải thiện hơn nữa khả năng lưu trữ nhiệt và độ ổn định của vật liệu, cũng như khám phá các ứng dụng mới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.