طراحي نانوسيالات پلاسموني بر پايه نانوذرات طلا براي استفاده بهينه از انرژي خورشيدي

با توجه به پديده تشديد پلاسمون سطحي موضعي كه روي سطوح نانوذرات فلزي ايجاد مي شود، نانوسيالات پلاسموني، به‌منظور افزايش بهره وري از كلكتورهاي حرارتي خورشيدي جذب مستقيم، استفاده شدند. در اين كار پژوهشي، خواص نوري نانوسيالات پلاسموني شامل نانوذرات طلا با شكل ها، اندازه ها، نسبت هاي ابعادي و غلظت هاي مختلف، به‌صورت عددي بررسي شدند. نتايج نشان داد كه تشديد پلاسمون سطحي موضعي نانوميله ها و نانو بيضي گون هاي طلا را مي توان با تنظيم نسبت ابعاد، بهبود بخشيد. همچنين، نانوصفحات طلا نيز پتانسيل بالايي در تبديل حرارت خورشيدي، از خود نشان دادند. جهت به دست آوردن يك باند جذب پهن در هر دو ناحيه‌ طيف مرئي و مادون قرمز نزديك، نانوسيال تركيبي طلا متشكل از 60 از نانوميله ها با نسبت ابعادي 5، 20 نانو بيضي گون ها با نسبت ابعادي 2 و 20 از نانو صفحات با نسبت ابعادي 7، طراحي شدند. حاصل كار با 104 پيشرفت در برداشت انرژي خورشيدي براي نانو سيال تركيبي طلا در مقايسه با نانوسيال حاوي نانو ذرات كروي طلا، همراه بود. اين نتيجه در غلظت بسيار كم و اندازه ذرات كوچك نانوسيال تركيبي به دست آمد كه بر ناپايداري نانوسيالات تحت غلظت هاي بالا، غلبه مي كند.

Due to the phenomenon of localized surface plasmon resonance on the surface of metal nanoparticles, plasmonic nanofluids were used to increase the efficiency of direct absorption solar collectors. In this study, optical properties of plasmonic nanofluids containing of gold nanoparticles with different shapes, sizes, aspect ratios and concentrations were numerically investigated. The results showed that localized surface plasmon resonance of gold nanorods and nanoellipsoids can be improved by adjusting the aspect ratio. Also, gold nanosheets have a high potential for converting solar heat. To obtain a broad-band absorption band in both visible and near-infrared spectral regions, the combined nanofluid consists of 60 of the nanorods with AR5, 20 of nanoellipsoids with AR2, and 20 of nanosheets with l/h7 were designed. An improvement in solar energy harvesting of 104 for the gold combined nanofluid is achieved compared to the nanofluid containing of gold sphere nanoparticles. This result was obtained at a very low concentration and small particle size in nanofluid, which overcomes the instability of nanofluids under high concentrations.