شماره 53-زمستان 1397
شماره 54- بهار 1398
فهرست

طراحی نانوسیالات پلاسمونی بر پایه نانوذرات طلا برای استفاده بهینه از انرژی خورشیدی

نشریه: شماره 52-پاییز 1397 - مقاله 3   صفحات :  18 تا 26



کد مقاله:
52-03

مولفین:
مهسا محمدزاده: پژوهشکده علوم وفناوری نانو - گروه نانومهندسی شیمی، دانشگاه کاشان
محسن اشجاری: اشجاری - گروه مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان


چکیده مقاله:

با توجه به پدیده تشدید پلاسمون سطحی موضعی که روی سطوح نانوذرات فلزی ایجاد می شود، نانوسیالات پلاسمونی، به‌منظور افزایش بهره وری از کلکتورهای حرارتی خورشیدی جذب مستقیم، استفاده شدند. در این کار پژوهشی، خواص نوری نانوسیالات پلاسمونی شامل نانوذرات طلا با شکل ها، اندازه ها، نسبت های ابعادی و غلظت های مختلف، به‌صورت عددی بررسی شدند. نتایج نشان داد که تشدید پلاسمون سطحی موضعی نانومیله ها و نانو بیضی گون های طلا را می توان با تنظیم نسبت ابعاد، بهبود بخشید. همچنین، نانوصفحات طلا نیز پتانسیل بالایی در تبدیل حرارت خورشیدی، از خود نشان دادند. جهت به دست آوردن یک باند جذب پهن در هر دو ناحیه‌ طیف مرئی و مادون قرمز نزدیک، نانوسیال ترکیبی طلا متشکل از 60 از نانومیله ها با نسبت ابعادی 5، 20 نانوبیضی گون ها با نسبت ابعادی 2 و 20 از نانوصفحات با نسبت ابعادی 7، طراحی شدند. حاصل کار با 104 پیشرفت در برداشت انرژی خورشیدی برای نانو سیال ترکیبی طلا در مقایسه با نانوسیال حاوی نانوذرات کروی طلا، همراه بود. این نتیجه در غلظت بسیار کم و اندازه ذرات کوچک نانوسیال ترکیبی به دست آمد که بر ناپایداری نانوسیالات تحت غلظت های بالا، غلبه می کند.


Article's English abstract:

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.


کلید واژگان:
"نانوذرات طلا"، "نانوسیالات"، "برداشت انرژی خورشیدی"، تشدید پلاسمون سطحی موضعی"، " کلکتورهای حرارتی خورشیدی جذب مستقیم"، " تقریب دوقطبی گسسته"

English Keywords:
"gold nanoparticles", "nanofluids", "solar energy harvesting", "localized surface plasmon resonance", " Direct absorption solar thermal collector", " Discrete dipole approximation"

منابع:

English References:
[1] H. Suehrcke, D. D?ldeh?g, J.A. Harris, R.W. Lowe, Sol. Energy, 76, 351-358, (2004). [2] S.A. Kalogirou, Prog. Energy Combust. Sci., 30, 231–295, (2004). [3] M.S. Valipour, S. Rashidi, Renew. Energy, 74, 448–455, (2015). [4] N.J. Hogan, A.S. Urban, C. Ayala-Orozco, A. Pimpinelli, P. Nordlander, N.J. Halas, Nano Lett., 14, 4640– 4645, (2014). [5] A. Lenert, E.N. Wang, Sol. Energy, 86, 253–265, (2012). [6] G. Ni, N. Miljkovic, H. Ghasemi, X. Huang, S.V. Boriskina, C.T. Lin, J. Wang, Y. Xu, M. Rahman, T. Zhang, G. Chen, Nano Energy, 17, 290–301, (2015). [7] M. Du, G.H. Tang, Sol. Energy, 122, 864–872, (2015). [8] V.K. Pustovalov, L.G. Astafyeva, W. Fritzsche, Sol. Energy, 122, 1334–1341, (2015). [9] V. Khullar, H. Tyagi, N. Hordy, T.P. Otanicar, Y. Hewakuruppu, P. Modi, R.A. Taylor, Int. J. Heat Mass Transfer, 77, 377–384, (2014). [10] T.P. Otanicar, P.E. Phelan, R.S. Prasher, G. Rosengarten, R.A. Taylor, J. Renew. Sustain. Energy, 2, 033102, (2010). [11] M. Chen, Y. He, J. Zhu, Y. Shuai, B. Jiang, B. Huang, Sol. Energy, 115, 85–94, (2015). [12] Y. Xuan, H. Duan, Q. Li, RSC Adv., 4, 16206–16213, (2014). [13] H. Duan, Y. Xuan, Appl. Energy, 114, 22–29, (2014). [14] B.J. Lee, K. Park, T. Walsh, L. Xu, ASME J. Sol. Energy, 134, 021009, (2012). [15] H. Tyagi, P. Phelan, R. Prasher, ASME J. Sol. Energy, 131, 041004, (2009). [16] H. Raether, Springer, Berlin Heidelberg, (1998). [17] A.V. Zayats, I.I. Smolyaninov, A.A. Maradudin, Phys. Rep., 408, 131–314, (2005). [18] T. Yousefi, F. Veysi, E. Shojaeizadeh, S. Zinadini, Renew. Energy, 39, 293–298, (2012). [19] Z. Said, R. Saidur, N.A. Rahim, Int. Commun. Heat Mass Transfer, 59, 46–54, (2014). [20] S.M. Ladjevardi, A. Asnaghi, P.S. Izadkhast, A.H. Kashani, Sol. Energy, 94, 327–334, (2013). [21] R. Saidur, T.C. Meng, Z. Said, M. Hasanuzzaman, Int. J. Heat Mass Transfer, 55, 5899–5907, (2012). [22] Q. He, S. Wang, S. Zeng, Z. Zheng, Energ. Convers. Manage, 73, 150–157, (2013). [23] R.A. Taylor, T.P. Otanicar, Y. Herukerrupu, F. Bremond, G. Rosengarten, E.R. Hawkes, X. Jiang, S. Coulombe, Appl. Opt., 52, 1413–1422, (2013). [24] P.K. Jain, K.S. Lee, I.H. El-Sayed, M.A. El-Sayed, J. Phys. Chem., 110, 7238–7248, (2006). [25] J. Jeon, S. Park, B.J. Lee, Opt. Express, 22, A1101–A1111, (2014). [26] D. Rativa, L.A. G?mez-Malag?n, Sol. Energy, 118, 419–425, (2015). [27] G.M. Hale, M.R. Querry, Appl. Opt., 12, 555–563, (1973). [28] V.¬Amendola, S. Polizzi, M. Meneghetti, J. Phys. Chem., 110, 7232–7237, (2006). [29] V. Amendola, M. Meneghetti, J. Phys. Chem., 113, 4277–4285, (2009). [30] B.T. Draine, P.J. Flatau, J. Opt. Soc. Am., 11, 1491–1499, (1994). [31] E.D. Palik, E.D., Academic Press, New York, (1998). [32] C.F. Bohren, D.R. Huffman, John Wiley and Sons, New York, (2008). [33] M.F. Modest, Academic Press, New York, (2013). [34] V. Juvé, M.F. Cardinal, A. Lombardi, A. Crut, P. Maioli, J. Pérez-Juste, L.M. Liz-Marzan, N.D. Fatti, F. Vallée, Nano Lett., 13, 2234–2240, (2013). [35] X. Fan, W. Zheng, D.J. Singh, Light: Sci. Appl., 3, e179, (2014). [36] N.E. Hjerrild, S. Mesgari, F. Crisostomo, J.A. Scott, R. Amal, R.A. Taylor, Sol. Energy Mat. Sol. Cells, 147, 281–287, (2016).



فایل مقاله
تعداد بازدید: 310
تعداد دریافت فایل مقاله : 9



طراحی پرتال|طراحی پورتالطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک