ارزیابی ذخیره‌سازی انرژی گرمایی ماده تغییر فاز نانوکپسول‌دارشده با هسته پلی(اتیلن گلیکول) و پوسته پلی‌استیرن رسانای گرما برای کاربرد در سیال انتقال گرما

فرضیه‌: مواد تغییرفاز جامد-مایع، از جمله موادی هستند که برای ذخیره انرژی گرمایی به‌کار می‌روند. با نانوکپسول‌دارشدن این مواد، می‌توان مشکل نشتی طی ذوب‌شدن را برطرف کرد و کارایی گرمایی سامانه را افزایش داد. پژوهشگران در پژوهش‌های پیشین از روش‌های پیچیده و پرهزینه‌ای برای تهیه نانوکپسول‌ها‌ استفاده کرده‌اند. در این پژوهش، برای آسانی سنتز و کاهش زمان و هزینه‌های فرایند، از اختلاف پارامتر حل‌پذیری مواد هسته و پوسته در دما‌های مختلف و تقدم و تاخر در جدایی فاز به‌منظور سنتز نانو‌کپسول‌ها استفاده شده است.روش‌ها: به‌منظور ساخت نانو‌کپسول پلی(‌اتیلن گلیکول) با پوسته پلی‌‌استیرن رسانای گرما، از اختلاف پارامتر حل‌پذیری پلی(‌اتیلن گلیکول)، پلی‌استیرن و تولوئن در دماهای 5، 25 و 80 درجه سلسیوس استفاده شد. در واقع، این تغییر در پارامتر حل‌پذیری موجب ایجاد محلول همگنی از این سه ماده در دمای 80 درجه سلسیوس می‌شود. با کاهش دما به 25 درجه سلسیوس، هسته‌گذاری اولیه شکل می‌گیرد و نانوذرات پلی(اتیلن‌گلیکول) جامد به‌طور کامل جدا  می‌شوند. در ادامه با کاهش دما به 5 درجه سلسیوس پلی‌استیرن نیز از محلول جدا می‌شود و به‌طور کامل نانوذرات پلی(اتیلن‌گلیکول) را پوشش می‌دهد. بدین ترتیب به روش ته‌نشینی با گرادیان دما ابتدا نانوذرات پلی(‌اتیلن گلیکول) سنتز شدند. سپس با ته‌نشینی پلی‌استیرن، نانوذرات پلی‌(اتیلن‌گلیکول) پوشش یافتند. همچنین برای افزایش رسانندگی گرمایی پوسته و کارایی گرمایی سامانه، از نانوذرات کربن در پوسته پلی‌استیرن استفاده شده است.یافته‌ها: بررسی شکل‌شناسی محصول سنتزی در این پژوهش ایجاد نانو‌کپسول هسته-پوسته پلی (اتیلن‌گلیکول-پلی‌استیرن را تایید می‌کند. کارایی جذب انرژی گرمایی سیال انتقال گرمای تهیه‌شده از این نانوذرات در دمای کاربری 55 درجه سلسیوس حدود %17 بیشتر از آب خالص است.

evaluation of thermal energy storage of phase change materials based on polyethylene glycol core and thermal conductive polystyrene shell for heat transfer fluid applications

hypothesis: solid/liquid phase change materials (pcms) are among the materials used to store thermal energy. by nanoencapsulating these materials, the problem of leakage during melting can be solved and the thermal efficiency of the system can be increased. in previous studies, researchers have used complex and expensive methods to prepare nanocapsules of pcm. in this work, in order to simplify and reduce the time and costs of the synthesis process, the difference in the solubility parameter of the core and shell materials at different temperatures and the sequence in phase separation have been used for the synthesis of pcm nanocapsules.methods: in order to make the desired pcm nanocapsule, the difference in solubility parameters of polyethylene glycol, polystyrene and toluene at temperatures of 5, 25 and 80ºc has been used. in fact, this difference in the solubility parameter creates a homogeneous solution of these three substances at a temperature of 80ºc. by decreasing the temperature to 25°c, primary cores are formed and solid polyethylene glycol nanoparticles are completely separated. further, by decreasing the temperature to 5ºc, polystyrene is separated from the solution and completely covers the nanoparticles of polyethylene glycol. in this way, using the sedimentation with temperature gradient method, polyethylene glycol nanoparticles were first synthesized, and polyethylene glycol nanoparticles were coated with polystyrene deposition. also, to increase the thermal conductivity of the shell and the thermal efficiency of the pcm system, carbon nanoparticles have been used in polystyrene shells. findings: examining and evaluating the morphology of the synthesis pcm system in this work confirmed the creation of a polyethylene glycol/polystyrene core/shell nanocapsule. the thermal energy absorption efficiency of the heat transfer fluid prepared from these nanoparticles at the applied temperature of 55ºc is about 17% more than that of water.