بررسي عملكرد نانوذرات اكسيد آهن (مگنتيت) و نانو صفحات گرافن در توليد بخار خورشيدي

Performance Evaluation of Ferric Oxide (Fe3O4) and Graphene Nanoplatelet (GNP) Nanoparticles in Solar Steam Generation

در اين پژوهش به بررسي توليد بخار خورشيدي با استفاده از نانوذرات اكسيد آهن (مگنتيت،Fe3O4) و نانوصفحات گرافن در محلول پايه آب پرداخته مي شود. براي اين منظور از يك شبيه ساز خورشيدي به عنوان منبع تابش، يك بشر حاوي نانوسيال به عنوان دريافت كننده نور به همراه ترازوي ديجيتالي و نيز حسگرهاي دما استفاده شده است. در گام نخست نانوسيال هاي حاوي نانوذرات مگنتيت (با غلظت هاي 0/01، 0/02و 0/04 درصد وزني) و نانوصفحات گرافن (با غلظت هاي 0/001، 0/002 و 0/004 درصد وزني) در شدت تابشي 3/5 سان (يك سان معادل يك كيلووات بر متر مربع) در توليد بخار خورشيدي، مورد بررسي قرار مي گيرند و سپس بهترين نتيجه نانوذرات مگنتيت با غلظت بهينه (0/01 %وزني)، با نانوصفحات گرافن با غلظت هاي 0/001، 0/002 و 0/004 % وزني تركيب شده و عملكرد حرارتي و نيز توليد بخار خورشيدي آن ها ارزيابي مي شود. نتايج نشان مي دهد كه افزودن نانوذرات، جذب نور را نسبت به آب خالص به طور چشم گيري افزايش مي دهد به طوري كه بازده هاي تبخيري نانوسيال هاي حاوي نانوذرات 0/04درصد وزني مگنتيت و غلظت 0/004 درصد وزني نانوصفحه گرافن به ترتيب 1/97 و 2/69 برابر، بازده تبخيري آب بدست مي آيند. در حالي كه براي نانوسيال تركيبي حاوي نانوذرات مگنتيت 0/01 درصد و نانوصفحه گرافن 0/004درصد وزني، بازده تبخيري 32/4 درصد گزارش مي شود كه 2/29 برابر بازده آب خالص است.

In the present work, the performance of water-based 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%.