بررسی عملکرد نانوذرات اکسید آهن (مگنتیت) و نانوصفحات گرافن در تولید بخار خورشیدی

در این پژوهش به بررسی تولید بخار خورشیدی با استفاده از نانوذرات اکسید آهن (مگنتیت،fe3o4) و نانوصفحات گرافن در محلول پایه آب پرداخته می‌شود. برای این منظور از یک شبیه‌ساز خورشیدی به عنوان منبع تابش، یک بشر حاوی نانوسیال به عنوان دریافت‌کننده نور به همراه ترازوی دیجیتالی و نیز حسگرهای دما استفاده شده است. در گام نخست نانوسیال‌های حاوی نانوذرات مگنتیت (با غلظت‌های 0/01، 0/02و 0/04 درصد وزنی) و نانوصفحات گرافن (با غلظت‌های 0/001، 0/002 و 0/004 درصد وزنی) در شدت تابشی 3/5 سان (یک سان معادل یک کیلووات بر متر مربع) در تولید بخار خورشیدی، مورد بررسی قرار می گیرند و سپس بهترین نتیجه نانوذرات مگنتیت با غلظت بهینه (0/01 %وزنی)، با نانوصفحات گرافن با غلظت‌های 0/001، 0/002 و 0/004 % وزنی ترکیب شده و عملکرد حرارتی و نیز تولید بخار خورشیدی آن ها ارزیابی می شود. نتایج نشان می‌دهد که افزودن نانوذرات، جذب نور را نسبت به آب خالص به طور چشم‌گیری افزایش می‌دهد به طوری که بازده های تبخیری نانوسیال های حاوی نانوذرات 0/04درصد وزنی مگنتیت و غلظت 0/004 درصد وزنی نانوصفحه‌گرافن به ترتیب 1/97 و 2/69 برابر، بازده تبخیری آب بدست می‌آیند. در حالی که برای نانوسیال ترکیبی حاوی نانوذرات مگنتیت 0/01 درصد و نانوصفحه‌گرافن 0/004درصد وزنی، بازده تبخیری 32/4 درصد گزارش می شود که 2/29 برابر بازده آب خالص است.

Performance evaluation of Ferric oxide (Fe3O4) and Graphene nanoplatelet (GNP) nanoparticles in solar steam generation

In the present work, the performance of waterbased Fe3O4 (magnetite) nanofluid and graphene nanoplatelet (GNP) nanofluid in solar steam generation has been evaluated. For this purpose, a solar simulator, a beaker containing nanofluid, an electronic balance and temperature sensors were employed. In the first place, magnetite nanofluid with different mass fractions (0.01, 0.02 and 0.04 %) and GNP nanofluid with mass fractions of 0.001, 0.002 and 0.004% were separately exposed to solar illumination at intensity of 3.5 sun kW/m2. Then the most efficient concentration of magnetite nanofluid was mixed with different concentrations of GNP nanofluid and the photothermal conversion and solar evaporation behavior of the mixed nanofluid was studied. The results showed that adding the nanoparticles mentioned above to pure water, Highly increases the light absorption so that the solar vapor generation efficiency of magnetite nanofluid with concentration of 0.04 % mass weight and GNP nanofluid with the mass fraction of 0.004 % were 1.97 and 2.69 times as high as that of pure water. And the mixed nanofluid containing 0.01% mass weight of magnetite and 0.004% mass weight of GNP has a solar evaporation efficiency of 32.4% which is while the evaporation efficiency of pure water is 14.13%.