سنتز مواد فوتوترمال بر پایه‌ی کربن برای سیستم‌های نمک زدایی خورشیدی در سطح مشترک

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: سنتز مواد فوتوترمال بر پایه‌ی کربن برای سیستم‌های نمک زدایی خورشیدی در سطح مشترک

ارائه دهنده: Provider: مهتاب فرهپور

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر سعید عزیزیان

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر حسین ایلوخانی - دکتر جلال ارجمندی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: یکشنبه 8 بهمن 1402 ساعت 10

مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر پروفسور اردشیر خزایی

چکیده: Abstract: در این پژوهش، در بخش اول، شن پوشش داده شده با کربن با استفاده از مواد فراوان، سبز و ارزان قیمت (شن و شکر) سنتز شد و عملکرد آن به عنوان ماده ی فوتوترمال مورد بررسی قرار گرفت و گزارش شد. شن کربنیزه ی ابرآبدوست دارای نرخ تبخیر kg/m2h 53/1 و بازده %82 تحت تابش نور با شدت sun 1 و توانایی دفع نمک می باشد که به دلیل غلظت بالای نمک در آب دریا توانایی مهمی می باشد. اثر عوامل مهمی از جمله شدت نور، سرعت وزش باد و دمای محیط در هر دو شرایط آزمایشگاهی و طبیعی بر نرخ تبخیر سیستم نمک زدایی خورشیدی که در آن از شن کربنیزه به عنوان جاذب نور خورشید استفاده شده است مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل شده نشان دادند که شن کربنیزه به دلیل در دسترس بودن، ارزان قیمت بودن ، روش ساده ی تهیه ی آن و تبدیل موثر نور خوشید به گرما می تواند یکی از اصلی ترین گزینه ها در انتخاب مواد فوتوترمال باشد. برای توسعه ی عملکرد و بازده سیستم تحت تابش نور طبیعی خورشید و در شرایط طبیعی سیستم سه بعدی (3D) معرفی شد. سیستم 3D دارای بازده بالاتری (94%) نسبت به سیستم دو بعدی (2D) (82%) می باشد و دلیل آن شکل هندسی سیستم می باشد که می تواند حداکثر مقدار نور خورشید را در هر جهت در طول روز جذب کند. همچنین توانایی سیستم برای نمک زدایی و تصفیه ی آب دریای شبیه سازی شده و آب رنگی مورد پژوهش قرار گرفت و نتایج نشان دادند که غلظت نمک ها در آب جمع آوری شده پس از نمک زدایی و تصفیه، با استانداردهای سازمان بهداشت جهانی (WHO) مطابقت دارد و آب رنگی کاملا تصفیه شده است. در بخش دوم این پژوهش هیدروژل حاصل از دانه های تخم شربتی (BS) که ماده ای دوست دار محیط زیست، ارزان قیمت و بر پایه ی مواد زیستی می باشد با کربن فعال (AC) که یک ماده ی فوتوترمال شناخته شده می باشد ترکیب شده و برای طراحی سیستم نمک زدایی خورشیدی در سطح مشترک AC-BS استفاده شد. هیدروژل ابر آبدوست حاصل از BS آبرسانی به سطح را انجام می دهد و باعث توانایی دفع نمک سطح این سیستم می شود علاوه بر آن باعث کاهش آنتالپی تبخیر آب و در نتیجه کاهش انرژی لازم برای انجام عمل تبخیر می شود. AC به دلیل وجود گروه های عاملی قطبی فراوان با بر هم کنش قوی به هیدروژل BS متصل شده و AC-BS پایدار تشکیل می شود. سیستم 2D AC-BS شامل یک پارچه ی نخی، که برای انتقال آب از توده به سطح استفاده می شود، یک لایه استایروفوم به عنوان عایق گرمایی و AC-BS بر روی سطح می باشد که دارای نرخ تبخیر kg/m2h 93/1 می باشد. سیستم AC-BS 3Dبه شکل یک نیمکره طراحی شده است تا بتواند مشکل تغییرات زاویه ی تابش خورشید را حل کند و نور در طول روز و در تمامی فصل ها به صورت عمودی که موثرترین زاویه ی تابش می باشد، بر سطح آن بتابد. سیستم 3D AC-BS ISSGدارای نرخ تبخیر kg/m2h 70/2 و بازده %91 تحت تابش نور با شدت sun 1 می باشد. توانایی AC-BS جهت نمک زدایی آب شور و تصفیه ی آّب حاوی رنگ به عنوان آلاینده کاملا قابل قبول می باشد.AC-BS ISSG قابلیت مطالعه و استفاده در مقیاس های بزرگ را دارد و می تواند آب شیرین را از آب شور تامین کند.