Luận án tiến sĩ nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của chất lưu chứa ống n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Trọng Tâm NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LƯU CHỨA ỐNG NANO CACBON TRONG HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2022 an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Nguyễn Trọng Tâm NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LƯU CHỨA ỐNG NANO CACBON TRONG HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã sỗ: 9 44 01 23 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Phan Ngọc Minh 2. Bùi Hùng Thắng Hà Nội – 2022 an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của chất lưu chứa ống nano cacbon trong hấp thụ năng lượng mặt trời” là công trình của tôi. Tất cả các xuất bản được công bố chung với các cán bộ hướng dẫn khoa học và các đồng nghiệp đã được sự đồng ý của các tác giả trước khi đưa vào luận án.

Các kết quả trong luận án là trung thực, chưa từng được công bố và sử dụng để bảo vệ trong bất cứ luận án nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Trọng Tâm an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bảy tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới hai người thầy hướng dẫn là GS. TS Phan Ngọc Minh và TS. Bùi Hùng Thắng, những người thầy đã tận tâm hướng dẫn, định hướng cách tư duy, cách làm việc khoa học, hết lòng giúp đỡ, động viên trong suốt thời gian tác giả làm nghiên cứu, hoàn thành luận án này.

Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Chúc, TS. Phạm Văn Trình, ThS. Nguyễn Ngọc Anh, TS.

Trần Văn Hậu, ThS. Mai Thị Phượng, KS. Lê Đình Quang, TS. Cao Thị Thanh, TS.

Phan Ngọc Hồng, TS. Nguyễn Tuấn Hồng – những người đã luôn giúp đỡ, ủng hộ cũng như có những đóng góp kiến thức về chuyên môn giúp tôi hoàn thành bản luận án này. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng các cán bộ trong Học viện, Viện Khoa học vật liệu đã quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Đại học Hàng hải Việt Nam, tập thể cán bộ Bộ môn Vật lý Khoa Cơ sở - Cơ bản đã tạo điều kiện giúp đỡ cho tôi làm luận án nghiên cứu sinh.

Nhân dịp này tôi xin dành những tình cảm chân thành nhất tới những người thân trong gia đình: Cha, mẹ, anh, chị, em và những người bạn của tôi là: Trần Thị Hà, Nguyễn Việt Tuyên, Trần Mạnh Đạt, Lê Quý, … đã động viên, hỗ trợ tôi vượt qua những khó khăn. Cuối cùng tôi xin dành những tình cảm sâu sắc và biết ơn tới vợ và con, bằng tình yêu thương, sự quan tâm và chia sẻ, đã cho tôi nghị lực thực hiện thành công luận án. Tác giả Nguyễn Trọng Tâm an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi i NỘI DUNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. iv DANH MỤC CÁC BẢNG.v DANH MỤC CÁC HÌNH.

vi MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ CHẤT LỎNG NANO TRONG HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI. Giới thiệu chất lỏng nano trong hấp thụ năng lượng mặt trời. Ứng dụng chất lỏng chứa hạt nano trong hấp thụ năng lượng mặt trời.

Cơ chế nâng cao hệ số dẫn nhiệt và hiệu quả hấp thụ năng lượng mặt trời. Bộ thu nhiệt và máy nước nóng năng lượng mặt trời. Hệ lưu trữ năng lượng nhiệt. Pin mặt trời.

Hệ chưng cất năng lượng mặt trời. Những khả năng ứng dụng chất lỏng chứa hạt nano trong lĩnh vực năng lượng mặt trời trong tương lai. Hệ thống quang nhiệt điện. Pin nhiệt điện.

Ao mặt trời. Các khả năng khác. Những thách thức khi sử dụng chất lỏng nano. Giới thiệu về chất lỏng chứa ống nano cacbon.

Tính chất của vật liệu CNTs .36 an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi ii 1. Tiềm năng ứng dụng của CNTs cho chất lỏng hấp thụ năng lượng mặt trời. Vai trò của việc biến tính CNTs. Nghiên cứu lựa chọn phương pháp biến tính CNTs.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM. Phương pháp tính toán lý thuyết. Phương pháp chế tạo vật liệu. Quy trình biến tính CNTs.

Quy trình chế tạo chất lỏng nano. Các phép đo thực nghiệm. Các phép đo hình thái. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT.

Mô hình tính toán độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano chứa CNTs. Mô hình độ dẫn nhiệt của Hemanth và Patel. Mô hình tính toán lý thuyết độ dẫn nhiệt của nhóm B. Phát triển mô hình tính toán cải tiến cho hỗn hợp chất lỏng EG/DI.

Mô hình lý thuyết. So sánh mô hình với kết quả thực nghiệm đã công bố. Nghiên cứu mô hình lý thuyết tính chất quang và hấp thụ nhiệt của chất lỏng nano. Định luật Lambert-Beer .63 an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi iii 3.

Lý thuyết Maxwell- Garnett. Lý thuyết Mie và Gans. Một số kết quả thu được từ các mô hình trên. Mô hình tính toán chuyển hóa năng lượng mặt trời thành nhiệt của chất lỏng nano.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM. Biến tính CNTs. Chất lỏng nano chứa CNTs nền là nước cất. Chất lỏng nano chứa CNTs nền là ethylene glycol.

Chất lỏng nano chứa CNTs nền là hỗn hợp EG/DI. Chất lỏng nano chứa CNTs nền là dầu Silicone. Bitumen chứa CNTs. Thử nghiệm ứng dụng bitumen/CNTs hấp thụ năng lượng mặt trời.

Nghiên cứu lựa chọn động cơ hấp thụ năng lượng mặt trời. Hệ phát điện sử dụng động cơ nhiệt Stirling hấp thụ năng lượng mặt trời dạng đĩa hội tụ (dish- Stirling). Sử dụng bitumen/CNTs trong hệ hấp thụ năng lượng mặt trời dish- Stirling .118 TÀI LIỆU THAM KHẢO.120 an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTs Ống nano cacbon (Carbon nanotubes) CVD Lắng đọng hóa học từ pha hơi (Chemical vapor deposition) DI Nước cất (Deionized Water) EG Ethylen glycol EG/DI Hỗn hợp ethylen glycol với nước cất Phổ hồng ngoại biến đổi fourier (Fourier-transform infrared FTIR spectroscopy) MWCNTs Ống nano cacbon đa tường (Multiwalled carbon nanotubes) SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscope) Ống nano cacbon đơn tường (Single-walled carbon SWCNTs nanotubes) Kính hiển vi điện từ truyền qua (Transmission electron TEM microscopy) TBC Độ dẫn nhiệt tiếp xúc (Thermal boundary conductance) TBR Trở kháng nhiệt tiếp xúc (Thermal boundary resistance) an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. So sánh hiệu quả kinh tế của bộ thu năng lượng mặt trời truyền thống và bộ thu năng lượng mặt trời sử dụng chất lỏng nano.

So sánh giữa năng lượng biểu hiện của bộ thu năng lượng mặt trời truyền thống và bộ thu năng lượng mặt trời sử dụng chất lỏng nano. Lượng khí phát thải của bộ thu truyền thống và bộ thu năng lượng mặt trời dùng chất lỏng nano. Danh mục các chất so sánh độ dẫn nhiệt. Tính chất của bitumen .103 an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi (LUAN.troi vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình chương 1 Hình 1.

Sơ đồ bộ thu nhiệt tấm phẳng. Bộ thu nhiệt ống chân không. Bộ thu máng parabol. Bộ thu chảo parabol.

Sơ đồ bộ thu hấp thụ trực tiếp năng lượng mặt trời dùng chất lỏng nano 12 Hình 1. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích hạt nano lên hiệu suất bộ thu. Ảnh hưởng của kích thước hạt lên hiệu suất của bộ thu. Sơ đồ thí nghiệm của bộ thu nhiệt mặt trời của nhóm Otanicar.

Ảnh hưởng của các loại chất lỏng nano lên hiệu suất. Ảnh hưởng của kích thước, tỉ lệ thể tích tới hiệu suất. a) Sơ đồ thiết kế bộ thu năng lượng mặt trời với chất lỏng nano tại tâm và có lắp kính. b) Chất lỏng nano ở trung tâm và không có lớp kính.

c) Tháp năng lượng truyền thống với chất rắn hấp thụ năng lượng mặt trời. Sơ đồ bộ thu nhiệt mặt trời chảo parabol sử dụng chất lỏng nano. So sánh hiệu suất hấp thụ nhiệt của bộ thu chảo parabol dùng chất lỏng nano so với bộ thu truyền thống. Bộ thu năng lượng mặt trời bản phẳng.

Sơ đồ bộ thí nghiệm tấm thu năng lượng mặt trời. Hiệu suất của bộ thu năng lượng mặt trời sử dụng chất lỏng nano Al2O3 và không có chất hoạt hóa bề mặt. Hiệu suất của bộ thu năng lượng mặt trời tấm phẳng với chất lỏng nano cacbon đa tường với các nồng độ pH khác nhau so với nước ở tốc độ dòng chảy 0,0333 kg/s .troi an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi (LUAN.troi vii Hình 1. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích hạt nano trong chất lỏng nano lên hệ số Nusselt trong hệ thống làm mát pin năng lượng mặt trời.

Sơ đồ thí nghiệm thiết bị chưng cất năng lượng mặt trời sử dụng chất lỏng nano. Sơ đồ của hệ quang nhiệt điện. Pin nhiệt điện. Sơ đồ thí nghiệm pin nhiệt điện sử dụng chất lỏng nano.

Sơ đồ ao mặt trời. Mật độ muối trong ao mặt trời. Sơ đồ thí nghiệm sử dụng chất lỏng nano trong ao mặt trời. Sơ đồ ống nano cacbon được tạo từ các tấm graphene.

So sánh độ dẫn nhiệt của một số chất theo số thứ tự ở Bảng 1. Hai cách sắp xếp khác nhau để chức năng hóa CNTs. Gắn thêm hạt nano Ag vào các nhóm chức của CNTs. Sơ đồ chức năng hóa CNTs bằng chất nhạy sáng pyrylium .45 Hình chương 2 Hình 2.

Ảnh SEM của CNTs chế tạo bằng phương pháp CVD. Quy trình gắn nhóm chức -COOH lên CNTs. Quy trình gắn nhóm OH lên CNTs. Quy trình chế tạo chất lỏng nano.

Sơ đồ nguyên lý máy đo Zetasizer Nano ZS. Sơ đồ nguyên lý đo độ dẫn nhiệt. Thiết bị mô phỏng bức xạ năng lượng mặt trời .53 Hình chương 3 (LUAN.troi an an tien si TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi (LUAN.