بررسی تجربی و عددی عملکرد مواد تغییر فاز مبتنی بر کربن برای کاربردهای مدیریت حرارتی

مدیریت حرارتی مبتنی بر مواد تغییر فاز (‏PCM)‏یکی از بهترین روش‌ها برای مدیریت گرمایی دستگاه‌های تبدیل انرژی مانند باتری‌های خودروی الکتریکی و سلول‌های فتوولتائیک است. با این حال، بیشتر PCM ذاتا رسانندگی گرمایی پایینی را نشان می‌دهد که منجر به کمبود ظرفیت کنترل دما در این کاربردها می‌شود. انواع مختلفی از نانوذرات مبتنی بر کربن برای افزایش رسانایی گرمایی PCM خالص کشف شده‌اند. با وجود پیشرفت‌های قابل‌توجه در رسانایی گرمایی آن‌ها، انتظار می‌رود که انتقال گرما در PCM ارتقا یافته با نانو فاز مایع به دلیل حضور ماتریس نانوذرات کاهش یابد. در این مطالعه، سه نوع از نانوساختارهای مبتنی بر کربن در یک پارافینه قرار گرفته‌اند تا عملکرد انتقال حرارت آن‌ها را برای کاربردهای مدیریت حرارتی بررسی کنند. نتایج تجربی نشان می‌دهد که اضافه کردن نانوافزودنی‌ها می‌تواند هدایت حرارتی پارافین فاز جامد را با تجزیه گرمایی پنهان اندک بهبود بخشد. اما ویسکوزیته دینامیک کامپوزیت ها را به شدت افزایش می‌دهد که انتقال حرارت همرفت طبیعی در PCM ذوب‌شده را سرکوب می‌کند. رفتار گرمایی نانوکامپوزیت در طول فرآیند ذوب به صورت تجرب

Phase change material (PCM)-based thermal management is one of the most promising approaches for the thermal management of energy conversion devices such as electric vehicle batteries and photovoltaic cells. However, most of the PCM present inherently low thermal conductivities, which result in deficient temperature control capacity in these applications. Several types of carbon-based nanoparticle have been explored to enhance the thermal conductivity of pure PCM. Despite the significant improvements in their thermal conductivity, the heat transfer in the liquid phase nano-enhanced PCM is expected to decrease due to the presence of the nanoparticles matrices. In this study, three types of carbon-based nanostructures are embedded in a paraffin to investigate their heat transfer performance for thermal management applications. The experimental results indicate that the addition of nanoadditives can improve the heat conduction of solid phase paraffin with slight latent heat degradation.