تلاش محققان دو دانشگاه برای ذخیره انرژی گرمایی با فناوری نانو

پژوهشگران دانشگاه دولتی شهرضا و دانشگاه صنعتی اصفهان با بررسی نقش نانوذرات در میزان افزایش بازدهی ذخیره‌ انرژی گرمایی روسی را برای ذخیر انرژی برای صنایعی که نیازمند ذخیره و مدیریت انرژی گرمایی هستند ارائه کردند.
آب شدن صخره‌های یخی، تغییر چرخه‌ آب در کره زمین و طوفان‌های شدید از مهمترین آثار گرمایش زمین است که زندگی تمام موجودات زنده اعم از گیاهان، جانوران و انسان‌ها را در مخاطره قرار داده است. از طرفی منابع سوخت‌های فسیلی رو به اتمام هستند و انسان ناگزیر به یافتن منابع انرژی تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی، آب، باد و حتی انرژی گرمایی زمین را مهار، ذخیره و مورد استفاده قرار دهد که دراین‌ بین ذخیره‌سازی انرژی گرمایی اهمیت ویژه‌ای دارد.
در این راستا محققان دانشگاه شهرضا با همکاری دانشگاه صنعتی اصفهان مطالعاتی را اجرایی کردند.
دکتر صادق مطهر عضو هیأت علمی دانشگاه دولتی شهرضا از مواد تغییر فاز دهنده به ‌عنوان محیط‌هایی برای ذخیره‌ انرژی گرمایی که دارای کاربردهای گسترده‌ای هستند یاد کرد و افزود: مواد تغییر فاز دهنده به دلیل قابلیت ذخیره انرژی گرمایی در سامانه‌های ذخیره‌ انرژی گرمایی خورشید، مدیریت انرژی ساختمان و دفع شوک‌های گرمایی قطعات الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند.
وی در عین حال یکی از معایب این مواد را پایین بودن ضریب رسانایی گرمایی آنها نام برد و ادامه داد: با توسعه‌ فناوری نانو تولید مواد نانوساختاری که دارای ضریب رسانایی گرمایی بالایی هستند میسر شده است و ما در این پژوهش تأثیر پراکنش مواد نانوساختار بر روی ویژگی‌های گرمایی و انتقال گرما در مواد تغییر فاز دهنده حاوی مواد نانو ساختار بررسی کردیم.
عضو هیأت علمی دانشگاه دولتی شهرضا در رابطه با مزایای استفاده از فناوری نانو در این حوزه نسبت به روش‌های سنتی برای افزایش رسانایی گرمایی، توضیح داد: برای افزایش انتقال گرما روش‌های زیادی مانند استفاده از پره‌ها وجود دارد. استفاده از این روش‌ها منجر به صرف هزینه‌های هنگفت جهت ساخت مبدل‌های گرمایی می‌شود. استفاده از فناوری نانو برای افزایش انتقال گرما موجب می‌شود در ازای افزایش یکسان انتقال گرما، مقدار ماده‌ مصرفی و هزینه کاهش یابد.
به گفته این محقق با پراکنش نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم در ماده‌ تغییر فاز دهنده، رفتار این ماده در حالت مایع و جامد بهبود یافته و عملکرد گرمایی آن در حین فرایند ذوب و انجماد بهینه شده است.
مطهر، اضافه کرد: در این پژوهش ابتدا ماده تغییر فاز دهنده‌ ان-اکتادکان با دمای ذوب 28 درجه‌ سانتی‌گراد حاوی نانوذرات تهیه شد و برای این منظور مواد نانوساختار مختلفی آزمایش شدند که در نهایت نانوذرات تایتانیا پایداری نسبتا بهتری نسبت به سایر مواد نانوساختار از خود بروز دادند. سپس ماده‌ متشکل از ماده‌ تغییر فاز دهنده و نانوذرات تایتانیا در یک مبدل گرمایی با شرایط مرزی معلوم در آزمایش ذوب و انجماد مورد بررسی قرار گرفت.
این پژوهش ازسوی دکتر صادق مطهر عضو هیأت علمی دانشگاه دولتی شهرضا، دکتر علی‌اکبر عالم رجبی عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان و دکتر رحمت‌الله خدابنده عضو هیأت علمی دانشگاه KTH سوئد به انجام شد و نتایج آن در مجله‌ International Journal of Heat and Mass Transfer با ضریب تأثیر 2.857 به چاپ رسید.