ارائه‌کننده: مهدی قیطاسی
استاد راهنما: دکتر محمد مهدی هیهات
استاد مشاور: دکتر نیما دلیر، دکتر امید ماهیان
استاد ناظر داخلی: دکتر محمد ظابطیان طرقی
استاد ناظر خارجی: دکتر آزاده شهیدیان
تاریخ: 1403/11/06
ساعت: 13:30
مکان: دانشکده فنی مهندسی، بلوک شماره سه، طبقه سوم، اتاق 351

چکیده:
استفاده از نانوسیالات در حوزه انرژی خورشیدی به دلیل خواص منحصر‌به‌فرد حرارتی و نوری، به عنوان روشی نوین برای بهبود راندمان سیستم‌های فتوترمال مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، نانوسیالات حاوی اکسید گرافن (GO) و اکسید گرافن کاهش‌یافته دوپ شده (آلاییده) با نیتروژن (N-rGO) به‌منظور بررسی خواص مورفولوژیکی، طیفی، تابشی و عملکرد فتوترمال آن‌ها مطالعه شدند 
در ابتدا، مطالعات مورفولوژی نشان داد که اکسید گرافن دارای ساختار دوبعدی و مسطح با شکل پارچه‌ای است، در حالی که آلایش با نیتروژن باعث تغییرات ساختاری و از بین رفتن هندسه مشخص در اکسید گرافن شده است. طیف‌سنجی FT-IR حضور پیوند C=N را در اکسید گرافن کاهش‌یافته دوپ شده با نیتروژن تأیید کرد که نشان‌دهنده آلایش موفق نیتروژن است. بررسی طیف‌سنجی رامان نشان داد که آلایش نیتروژن موجب افزایش نقص ساختاری و تقویت پیوندهای π در ساختار اکسید گرافن می‌شود.در بخش خواص تابشی، پارامترهایی نظیر طیف جذب، عبور، ضریب تخفیف، تابش طیفی و کسر وزنی جذب خورشیدی بررسی شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش غلظت نانوسیالات، ضریب جذب و ضریب تخفیف هر دو نانوسیال افزایش می‌یابد. در بالاترین غلظت، اکسید گرافن توانست 97% نور را جذب کند، در حالی که این مقدار برای اکسید گرافن کاهش‌یافته دوپ شده با نیتروژن به 64% رسید. همچنین، در عمق کمتر از 3 سانتی‌متر، اکسید گرافن توانست به 100% کسر وزنی جذب خورشیدی دست یابد، در حالی که این مقدار برای اکسید گرافن کاهش‌یافته دوپ شده (آلاییده) با نیتروژن در عمق کمتر از 5 سانتی‌متر به دست آمد
برای بررسی خواص فتوترمال، تغییرات دما و راندمان تبدیل فتوترمال در غلظت‌های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت، دمای نانوسیالات نیز افزایش می‌یابد. در غلیظ‌ترین نمونه‌ها، دمای اکسید گرافن به 40.5 درجه سانتی‌گراد و دمای اکسید گرافن کاهش‌یافته دوپ شده با نیتروژن به 37.1 درجه سانتی‌گراد رسید. راندمان تبدیل فتوترمال نیز در بالاترین غلظت برای اکسید گرافن برابر با 75.36% و برای اکسید گرافن کاهش‌یافته دوپ شده (آلاییده) با نیتروژن برابر با 60.49% بود. تحلیل عدم قطعیت انجام‌شده نیز مقدار 2.13% را نشان داد. نوآوری این پژوهش در سنتز و امکان سنجی استفاده از نانوسیال حاوی اکسید گرافن کاهش‌یافته دوپ شده با نیتروژن برای کاربردهای فتوترمال می‌باشد. تاکنون، نیتروژن به عنوان یک عنصر آلایشی در سیستم‌های فتوترمال مورد استفاده قرار نگرفته بود، و این پژوهش نشان می‌دهد اگر چه افزودن نیتروژن به ساختار اکسید گرافن نسبت به سیال پایه آب راندمان را در سیستم های انرژی خورشیدی ارتقا می دهد اما در مقایسه اکسید گرافن تنها دارای خواص فتو ترمال پایین تری می‌باشد.