کاهش دمای باتری لپ‌تاپ با عایق نانو کامپوزیت‌های الیاف
تاریخ انتشار: ۱۶ آذر ۱۳۹۹ | کد خبر: ۳۰۲۲۱۰۴۵
محققان دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از روشی ساده و کم‌هزینه‌تر برای تولید کامپوزیت‌های الیافی، توانستند راهکاری برای مدیریت انرژی حرارتی توسط عایق‌های دینامیکی بر پایه کامپوزیت‌های الیافی حاوی نانوذرات اکسید آهن ارائه دهند و به گفته آنها کاربرد این محصول در باتری‌های لپ‌تاپ‌ها موجب کاهش دمای باتری خواهد شد.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
به گزارش ایسنا، در این پژوهش، کامپوزیت مواد تغییر فازدهنده حاوی نانوذرات اکسید آهن به شکل پایدارشده روی الیاف پلی‌استری به منظور مدیریت و ذخیره انرژی حرارتی بر اساس یک روش تک‌مرحله‌ای و مقرون به صرفه سنتز شده است که باعث برطرف‌کردن معایب مواد تغییر فازدهنده آلی، (موادی که برای ذخیره انرژی حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند) می‌شود.
مجید منتظر، عضو هیئت علمی و استاد تمام دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر درباره لزوم انجام این طرح گفت: امروزه عدم وابستگی به سوخت‌های فسیلی و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی حرارتی، از جمله موضوعات حائز اهمیت در جهان است. ذخیره و مدیریت انرژی حرارتی از طریق مواد تغییر فازدهنده که در طی تغییر فاز قادر به ذخیره یا رهایش گرما هستند، امکان‌پذیر است. این مواد عمدتاً بر پایه ترکیبات آلی و تغییرفاز جامد- مایع بوده که با دو مشکل اساسی هدایت حرارتی کم و رهایش در طی فرآیندهای گرمایش/سرمایش مواجه هستند که سبب ایجاد محدودیت در کاربرد آنها می‌شود.
وی با بیان اینکه در این پژوهش، کامپوزیت مواد تغییرفازدهنده حاوی نانوذرات اکسید آهن به شکل پایدارشده روی الیاف پلی‌استری به منظور مدیریت و ذخیره انرژی حرارتی و برطرف‌کردن معایب ذکرشده بر اساس یک روش تک‌مرحله‌ای و مقرون به صرفه سنتز شده است، اظهار کرد: از ترکیب اسیدهای چرب، پلی‌استر و نانوذرات اکسید آهن به ترتیب به عنوان مواد تغییرفازدهنده، ماده زمینه و نانوپرکننده استفاده شد.
منتظر با اشاره به ویژگی‌های نوآورانه این طرح افزود: در پژوهش‌های گذشته و کارهای مشابه از فرآیند الکتروریسی مواد تغییرفازدهنده یا میکرو/نانو کپسول‌کردن و یا فرآیند پلیمریزاسیون استفاده شده که نیازمند تجهیزات و امکانات پیشرفته بوده و هزینه‌بر هستند. حال آنکه، در این پژوهش، مواد تغییرفازدهنده از طریق فرآیند ساده جذب سطحی براساس جاذبه آبگریزی- آبگریزی روی الیاف پلی‌استر بارگذاری شدند. همچنین در پژوهش‌های مشابه، نانوذرات یا به صورت جداگانه سنتز شده و به مواد تغییرفازدهنده اضافه می‌شوند و یا خریداری شده و مورداستفاده قرار می‌گیرند. ولی در این تحقیق، نانوذرات اکسید آهن به صورت هم‌زمان سنتز و در کامپوزیت اسیدهای چرب/پلی‌استر بارگذاری شدند. با درنظرگرفتن این موارد، کامپوزیت‌های حساس به دمای سنتزشده با این روش نه تنها می‌توانند مشکل هدایت حرارتی ضعیف و نشت ترکیبات در هنگام چرخه‌های سرمایش/گرمایش را برطرف کنند بلکه به صورت تک‌مرحله‌ای تولید شده و نیازی به سنتز جداگانه نانوذرات و بارگذاری آنها، فرآیندهای الکتروریسی و نانو/میکرو کپسول‌کردن و یا استفاده از حلال ندارند که از جمله مزایای آن به شمار می رود.»
وی با اشاره به محدوده دمای کاربردی مناسب این کامپوزیت‌های الیافی گفت: «کامپوزیت‌های الیافی سنتزشده می‌توانند در مصارف مختلف ذخیره و مدیریت انرژی حرارتی با توجه به محدوده دمای کاربردی آنها (°C۵۴.۱-۲۶.۹) به کار برده شوند. به عنوان مثال، در صنعت ساختمان، این کامپوزیت‌ها را می‌توان در دیواره ساختمان جاسازی کرده و انرژی حرارتی ساختمان را مدیریت کرد. این مواد به هنگام فراوانی انرژی (مثلاً در طول روز) گرما را از اتاق گرفته و ذخیره می‌کنند و در هنگام کمبود انرژی (مثلاً در هنگام شب)، انرژی ذخیره‌شده را به محیط پس می‌دهند و از این طریق به‌عنوان عایق دینامیکی عمل کرده و دمای اتاق را بر روی دمای مطلوب نگه می‌دارند.
مجری طرح از جمله کاربردهای دیگر این کامپوزیت‌ها را در صنایع نساجی، پلیمر، بسته‌بندی مواد غذایی و سلول‌های خورشیدی و حتی باتری‌های لپ‌تاپ دانست و خاطر نشان کرد: با به‌کارگیری این کامپوزیت‌ها می‌توان انرژی حرارتی را مدیریت کرده و دمای مطلوب را برای کاربرد خاص به‌دست آورد. به‌عنوان مثال می‌توان آنها را به‌عنوان روکش دور باتری لپ‌تاپ استفاده کرد تا به هنگام افزایش دما، گرما جذب آنها شده و در نتیجه دمای باتری کاهش یابد و در یک سطح مطلوب باقی بماند.
به گفته وی، نتایج کلیدی این طرح این است که سنتز و بارگذاری نانوذرات اکسید آهن در کامپوزیت اسیدهای چرپ/پلی‌استر سبب بهبود هدایت حرارتی نمونه‌ها به میزان ۴۴٫۵ تا ۸۵٫۸ درصد شده که کارایی آنها را افزایش داده و مشکل هدایت حرارتی ضعیف مواد تغییرفازدهنده آلی را برطرف کرده است. نمونه‌های سنتزشده دارای مقاومت و پایداری حرارتی مناسب حتی پس از ۱۰۰ چرخه حرارتی ذوب – انجماد بودند. به علاوه، آنها هیچ رهایشی از خود در دمای ۷۵ درجه (بالای دمای ذوب اسیدهای چرب) و بعد از ۱۲۰ دقیقه در آزمون نشت‌سنجی نشان ندادند که بیانگر پایداری آنها در کاربردهای عملی است.
این عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تاکید کرد: در این پژوهش، نانوذرات اکسید آهن با استفاده از روش احیای شیمیایی با به‌کارگیری تری اتانول آمین و کلیاب (یک محصول گیاهی) سنتز شدند. سنتز ذرات اکسید آهن در مقیاس نانو سبب پخش مناسب ذرات در ماتریس مواد تغییر فازدهنده اسیدهای چرب شده و در نتیجه میزان استفاده از ذرات کاهش یافته و بازده هدایت حرارتی افزایش یافته است.
بر اساس اعلام ستاد نانو، این مقاله بخشی از نتایج پایان‌نامه کارشناسی ارشد علی بشیری رضایی تحت عنوان "تأثیر متقابل به‌کارگیری مواد تغییرفازدهنده و سنتز در محل نانوذرات مس و آهن روی کالای پلی‌استری" در دانشکده مهندسی نساجی دانشگاه صنعتی امیرکبیر است که به راهنمایی دکتر مجید منتظر عضو هیئت علمی این دانشکده و نویسنده مسئول این مقاله انجام شده است. این مقاله با عنوان Shape-stable thermo-responsive nano Fe۳O۴/fatty acids/PET composite phase-change material for thermal energy management and saving applications در مجله Applied Energy با ضریب تأثیر ۸٫۴۲۶ در سال ۲۰۲۰ به چاپ رسیده است.
انتهای پیام
منبع: ایسنا
کلیدواژه: لپ تاپ دانشگاه اميركبير دانشگاه صنعتی امیرکبیر نانوذرات اکسید آهن کامپوزیت های الیاف کامپوزیت ها انرژی حرارتی هدایت حرارتی اسیدهای چرب پلی استر لپ تاپ
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۰۲۲۱۰۴۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
دردسرهای افزایش بیش از حد انرژی‌های تجدیدپذیر برای آینده
بهره‌وری انرژی برای آینده‌ای پایدار حیاتی است، با این حال افزایش بیش از حد استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بدون وجود زیرساخت‌های کارآمد و مدیریت مصرف، جهان را با مشکلات بسیار مواجه می‌کند.
به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، اتلاف انرژی یک مشکل بزرگ است و حدود سه‌چهارم انرژی جهانی به دلیل سیستم‌ها یا زیرساخت‌های ناکارآمد و رفتارهای مصرف نادرست هدر می‌رود. بهره‌وری انرژی اغلب به نفع افزایش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر نادیده گرفته می‌شود، حال آنکه بهبود آن و کاهش اتلاف انرژی می‌تواند انتشار کربن را پایین آورد، در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند و بار تولید انرژی سبز را کاهش دهد. از آنجا که دولت‌ها بر توسعه ظرفیت انرژی‌های تجدیدپذیر خود تمرکز می‌کنند، بسیاری از آنها یک عنصر حیاتی برای تقویت امنیت انرژی پاک یعنی مدیریت زباله‌های انرژی را نادیده می‌گیرند.
دردسرهای افزایش اتکا به انرژی‌های تجدیدپذیرکشورها در سراسر جهان باید سیستم‌های موجود خود را اصلاح کنند تا اطمینان حاصل شود که انرژی در حمل‌ونقل و استفاده از بین نمی‌رود و شبکه‌های برق آماده پذیرایی از پروژه‌های انرژی پاک جدید می‌شوند که انتظار می‌رود طی دهه‌های آینده ارائه شوند.
این توسعه نیازمند تمرکز بیشتر بر کاهش اتلاف انرژی به جای افزایش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر است، زیرا جایگزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر بدون توجه به کارآمدی و کاهش مصرف در عمل بی‌فایده خواهد بود. یکی از موارد مشکل‌ساز در این زمینه برای اروپا، عرضه بیش از حد پنل‌های خورشیدی از چین به‌دنبال افزایش اهداف ظرفیت انرژی خورشیدی خود توسط دولت‌ها است.
چین در تولید مقادیر زیادی پنل با هزینه کم بسیار موفق بوده است. این امر به تولید بسیار کمتر پنل‌های خورشیدی در مناطق گران‌تر مانند اروپا و اتکای بیشتر به چین برای تهیه پنل‌های خورشیدی در سراسر جهان منجر شده و رقابت تولیدکنندگان داخلی را با مشکل مواجه کرده است. به این ترتیب دولت‌ها به فکر وضع تعرفه‌هایی بر صادرات انرژی‌های تجدیدپذیر چین هستند که به زودی به ایالات متحده نیز راه پیدا خواهد کرد.
انتظار می‌رود چین مقادیر زیادی پنل‌های خورشیدی را به کشورهای سراسر جهان بفروشد و به آنها امکان توسعه پروژه‌های انرژی خورشیدی کم‌هزینه را بدهد. این امر نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیر در فناوری انرژی خورشیدی است، با این حال می‌تواند منجر به اتکای بیش از حد به افزایش ظرفیت به جای بهبود کارایی در تمام منابع انرژی و کاهش مصرف انرژی شود.
بهره‌وری انرژی از لحاظ تاریخی بیشترین سهم را در کاهش گازهای گلخانه‌ای به ارمغان آورده است. معرفی مجدد آن برای عصر انرژی‌های تجدیدپذیر و دستیابی به اهداف کربن‌صفر خالص تا سال ۲۰۵۰، بشر را قادر می‌سازد تا به این روند ادامه دهد.
برخورداری از شانس مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی و پای‌بندی به توافق‌نامه پاریس در سال ۲۰۱۵ برای رسیدن به هدف کربن‌صفر خالص و حفظ گرمایش جهانی به زیر ۱.۵ درجه سانتی‌گراد، نیازمند بهره‌وری انرژی است. بهره‌وری انرژی می‌تواند یک‌سوم صرفه‌جویی کربن مورد نیاز را تا رسیدن به کربن‌صفر خالص تأمین کند و با برق‌رسانی هرچه بیشتر سیستم انرژی خود، ایجاد انعطاف‌پذیری در عرضه، تقاضا و ذخیره‌سازی انرژی و استفاده مجدد از گرمای اتلاف‌شده، کارایی انرژی را افزایش می‌دهد.
مهندسی سیستم انرژی آینده نشان می‌دهد که اتحادیه اروپا و بریتانیا ممکن است بتوانند با به حداکثر رساندن پتانسیل تقاضا، هزینه‌های اجتماعی سالانه ۱۱.۲ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۳۰ و ۱۶.۶ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۵۰ کاهش دهند. این انعطاف‌پذیری به این مناطق کمک می‌کند تا انتشار گاز کربن‌دی‌اکسید خود را تا حدود ۴۰ میلیون تن کاهش دهند و تولید برق از گاز طبیعی را به میزان ۱۰۶ تراوات ساعت یا حدود یک‌پنجم مصرف گاز طبیعی اتحادیه اروپا برای تولید برق نسبت به سال ۲۰۲۲ کاهش دهد. انتقال از سوخت‌های فسیلی به یک سیستم کاملاً الکتریکی می‌تواند تا ۴۰ درصد از مصرف انرژی نهایی را کاهش دهد.
بهره‌وری انرژی در فناوری‌های نوظهوراطمینان از بهره‌وری انرژی در فناوری‌های نوظهور نیز بسیار مهم است. بازار هیدروژن با سرعتی بالا در حال رشد است، زیرا دولت‌ها و شرکت‌ها در سراسر جهان به دنبال جایگزین‌های سوخت پاک‌تر برای نیرو دادن به صنایعی مانند تولید و هوانوردی هستند. تبدیل انرژی تجدیدپذیر به هیدروژن از طریق الکترولیز به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد که بسیاری معتقدند بهتر است به‌طور مستقیم به‌عنوان برق مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین جهان باید فناوری‌های الکترولیز با راندمان بالا را برای بهبود فرآیند تبدیل و تمرکز بر کاهش تقاضا برای هیدروژن توسعه دهد. به این ترتیب یکپارچه‌سازی استراتژیک بخش‌هایی که گرمای اضافی را برای کاهش تقاضای انرژی و افزایش کارایی به کار می‌برند، ممکن و ضروری است.
تا پایان دهه تا ۵۳ درصد از انرژی ورودی جهانی به‌عنوان گرمای اضافی هدر می‌رود، اما این گرما می‌تواند برای تأمین انرژی ماشین‌آلات و همچنین گرمایش ساختمان‌ها و آب استفاده می‌شود.
سیستم‌های انرژی موجود در سطح جهانی بسیار ناکارآمد هستند و تقاضای انرژی در جهان همچنان در حال افزایش است. بنابراین، دولت‌ها در تلاش هستند تا به سرعت منابع انرژی موجود را با انرژی‌های تجدیدپذیر جایگزین کنند تا از تلاش‌های کربن‌زدایی حمایت کنند. در این میان برای کاهش ناکارآمدی‌ها و مهار مصرف غیرضروری انرژی، کار چندانی انجام نمی‌شود. بهبود بهره‌وری انرژی و کاهش استفاده بیش از حد به کاهش انتشار کربن و همچنین کاهش بار دولت‌هایی که به دنبال افزایش تولید انرژی سبز با سرعتی ناپایدار هستند، کمک می‌کند.
کد خبر 748687
علت فوت پزشک متخصص در استان فارس در دست بررسی است