Nghiên cứu tổng hợp nanofluids trên cở sở graphene oxide-ethylene glycol và tính chất chống ăn mòn kim loại

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ASTM CNT TÊN ĐẦY ĐỦ American Society for Testing and Materials Carbon Nanotubes EC Electrical Conductivity EG Ethylene Glycol GO Graphite Oxit TEB Triethyl Borat TEM Transmission Electron Microscope SEM Scanning Electron Microscope DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN STT SỐ HIỆU BẢNG TÊN BẢNG TRANG 1.1 Đặc tính dẫn nhiệt oxit kim loai Nanofluids chúng 1.2 Độ dẫn điện tăng nanofluids cacbon khác 26 2.1 Bảng thống kê dụng cụ, thiết bị phục vụ cho trình làm đề tài 30 2.2 Các chế độ oxy hoá graphite 33 3.1 Thành phần khối lượng thành phần nguyên tử mẫu GO M60-3 47 3.2 Kết đánh giá hiệu chống ăn mòn điện hóa nanofluids nồng độ khác 50 3.3 Kết đánh giá ăn mòn đồng 100oC 3h 54 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN STT SỐ HÌNH VẼ Hình 1.1 Số báo nghiên cứu nanofluids năm 2 Hình 1.2 Tỷ lệ xuất từ “nanofluid” tiêu đề viết, nghiên cứu cho tạp chí truyền nhiệt hàng đầu (ATE - Applied Thermal Engineering, ICHMT - International Communications in Heat and Mass Transfer, IJHMT - International Journal of Heat and Mass Transfer, JH - Journal of Heat Transfer, IJERT - International Journal of Thermal Sciences) 3 Hình 1.3 Phương pháp phân tán nanofluids giai đoạn 4 Hình 1.4 Phương pháp phân tán nanofluids bước Hình 1.5 Sơ đồ minh họa trình chuyển pha 6 Hình 1.6 Biểu đồ lượng nhiệt Chíp điện tử Hình 1.7 Bộ tản nhiệt động 10 Hình 1.9 Hiệu trao đổi nhiệt hệ thống thu hồi nhiệt nanofluids với nồng độ Al2O3 khác 12 Hình 1.10 Độ ổn định nanofluids theo thời gian 19 Hình 1.11 Các lắng đọng hạt nano kim cương theo thời gian: (a) phút, (b) phút, (c) phút, (d) phút, (e) phút, (f) phút, (g) phút 20 10 TÊN HÌNH VẼ TRAN G 11 Hình 1.12 Sự giảm áp lực nanofluids so với chất lỏng thiết bị trao đổi nhiệt dạng (PHE) 12 Hình 1.13 Tạo graphene oxit phương pháp hóa học 24 13 Hình 1.14 Sơ đồ pha chế nanofluids GO/EG 25 14 Hình 1.15 Công thức cấu tạo Triethyl borat 28 15 Hình 1.16 Công thức cấu tạo Benzo triazol 29 16 Hình 1.17 17 Hình 2.1 18 Hình 2.2 Sơ đồ thí nghiệm phản ứng tạo graphite oxit 32 19 Hình 2.3 Sơ đồ pha chế nanofluids GO/EG 34 20 Hình 2.4 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 35 21 Hình 2.5 22 Hình 2.6 23 Hình 2.7 24 Hình 2.8 25 Hình 2.9 26 Hình 2.10 27 Hình 3.1 28 Hình 3.2 29 Hình 3.3 30 Hình 3.4 Mô hình mô trình chống ăn mòn kim loại Cu Benzo triazol Phân bố kích thước hạt (trên) ảnh SEM (dưới) nguyên liệu graphite Máy quang phổ hồng ngoại FTIR IMPACT 410 Hệ thiết bị đo ăn mòn CCM-HH1 viện KH&CN Quân Sự Tấm inox làm điện cực đối, điện cực đồng thép phòng thí nghiệm nhiên liệu, dầu mỡ Kết phép đo điện hóa hiển thị hình máy tính Thiết bị đo ăn mòn đồng viện KH&CN Quân Sự Bảng màu thị độ ăn mòn đồng Ảnh hưởng nhiệt độ oxy hoá tới hiệu suất (A) độ hoà tan (B) GO sản phẩm Ảnh hưởng thời gian oxy hoá tới hiệu suất (A) độ hoà tan (B) GO sản phẩm Phân bố kích thước hạt mẫu GO M70-3 (trên) GO M60-3 (dưới) Kết phân tích SEM mẫu GO M60-3 (A), M70-3 (B) 21 29 31 37 38 39 39 40 40 42 43 45 46 31 Hình 3.5 32 Hình 3.6 33 Hình 3.7 34 Hình 3.8 35 Hình 3.9 Kết phân tích XPS mẫu GO M60-3 Kết phân tích FT-IR graphite nguyên liệu (A) Ảnh TEM mẫu GO sản phẩm độ phân giải khác Đồ thị thể đường cong tafen mẫu a, b, c, d Kết đo ăn mòn đồng 48 49 50 52 54 MỞ ĐẦU Ngày nay, nhiều ngành công nghiệp phải đối mặt với thách thức vấn đề trao đổi nhiệt, với nhu cầu cấp bách hệ thống làm mát hiệu suất cao Tuy nhiên, chất lỏng làm mát thông thường có tính truyền nhiệt kém, không đáp ứng nhu cầu sử dụng thực tế ngày cao Do đó, cần có chất lỏng làm mát hiệu suất cao hệ thống trao đổi nhiệt Mặc dù việc sử dụng hạt vật liệu kim loại dẫn nhiệt mang lại hiệu tốt ngành công nghiệp, chúng không phù hợp cho ứng dụng truyền nhiệt, kết tụ hạt vật liệu Sự kết tụ hạt vật liệu gây tăng áp cục đường ống, gây mài mòn tắc nghẽn, đặc biệt hệ thống trao đổi nhiệt nhỏ [1,2] Nanofluids – chất lỏng nano dạng chất lỏng truyền nhiệt đồng ổn định hạt có kích thước nano phân tán chất lỏng làm mát Hầu hết nanofluids có nồng độ thấp, hạt nano tạo huyền phù ổn định chất lỏng chứa lượng nhỏ, 1% khối lượng Kích thước trung bình hạt nano sử dụng nanofluids thay đổi từ đến 100 nm (tốt U = -0.2390 + 5.1188* I Corr Potential : -0.2390 vol, Pol resistance : 5118.8232 Ohm Corr density:1.2742E-0003mA Equal to 3.6977E-0007mg.S or 1.3102E-0002mm/year 0.03 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 -0.01 -0.01 -0.02 -0.02 -0.03 -0.03 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 U(V) - Mẫu Al V ==>U= -0.1572 + 63.6066* I Corr Potential : -0.1572 vol, Pol resistance : 63606.5528 Ohm Corr density:1.0254E-0004mA Equal to 2.9758E-0008mg.S or 1.0544E-0003mm/year 0.03 0.02 j(mA) 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 -0.4 -0.3 -0.2 U(V) -0.1 - Mẫu Cu V ==> U = -0.0964 + 40.1935*I Corr Potential : -0.0964 vol, Pol resistance : 40193.5048 Ohm Corr density: 1.6228E-0004mA Equal to 4.7092E-0008mg.S or 1.6686E-0003mm/year 0.03 0.02 j(mA) 0.01 0.00 -0.01 -0.02 -0.03 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.2 0.3 0.4 Phụ lục Kết đo ăn mòn kim loại Fe, Al, Cu dựa phương pháp đo đường cong phân cực với nanofluids 0,01 % mGO(có chất ức chế chống ăn mòn) - Mẫu Fe j(mA)  0.1 U(V) V ==> U = -0.2032 + 8.6627* I Corr Potential : -0.2032 vol, Pol resistance : 8662.7037 Ohm Corr.density:7.5294E-0004mA Equal to 2.1850E-0007mg.S or 7.7422E-0003mm/year 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 -0.01 -0.01 -0.02 -0.02 -0.03 -0.03 -0.4 -0.3 -0.2 U(V) -0.1 - Mẫu Al V ==> U = -0.1344 +151.2465*I Corr Potential : -0.1344 vol, Pol resistance : 151246.4636 Ohm Corr density: 4.3125E-0005mA Equal to 1.2514E-0008mg.S or 4.4344E-0004mm/year 0.03 0.02 j(mA) 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 U(V) - Mẫu Cu V ==> U = 0.0157 + 38.2097* I Corr Potential : 0.0157 vol, Pol resistance : 38209.6799 Ohm Corr density: 1.7070E-0004mA Equal to 4.9537E-0008mg.S or 1.7553E-0003mm/year 0.03 0.02 j(mA) 0.01 0.00 -0.01 -0.02 -0.03 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1  0.1 0.2 0.3 0.4 U(V) Phụ lục Kết đo ăn mòn kim loại Fe, Al, Cu dựa phương pháp đo đường cong phân cực với nanofluids 0,06 % mGO (có chất ức chế chống ăn mòn) - Mẫu Fe V ==> U=-0.2509+548.1186*I Corr Potential : -0.2509 vol, Pol resistance : 548118.6162 Ohm Corr density: 1.1899E-0005mA Equal to 3.4533E-0009mg.S or 1.2236E-0004mm/year 0.00060 0.00040 j(mA) 0.00020 0.00000 -0.00020 -0.00040 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 U(V) - Mẫu Al V==>U = -0.2878+1824.8018*I Corr Potential : -0.2878 vol, Pol resistance : 1824801.8410 Ohm Corr density: 3.5744E-0006mA Equal to 1.0372E-0009mg.S or 3.6754E-0005mm/year 0.00120 0.00100 j(mA) 0.00080 0.00060 0.00040 0.00020 0.00000 -0.4 -0.3 -0.2 U(V) - Mẫu Cu -0.1 V ==>U = -0.1768 + 18.7089* I Corr Potential : -0.1768 vol, Pol resistance : 18708.9432 Ohm Corr density: 3.4863E-0004mA Equal to 1.0117E-0007mg.S or 3.5848E-0003mm/year 0.03 0.02 j(mA) 0.01 0.00 -0.01 -0.02 -0.03 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1  0.1 U(V) 0.2 0.3 0.4 Phụ lục Kết đo ăn mòn kim loại Fe, Al, Cu dựa phương pháp đo đường cong phân cực với nanofluids 0,1 % mGO (có chất ức chế chống ăn mòn) - Mẫu Fe V ==> U = -0.3112 + 5.0330* I Corr Potential : -0.3112 vol, Pol resistance : 5032.9692 Ohm Corr density: 1.2959E0003mA Equal to 3.7608E-0007mg.S or 1.3325E-0002mm/year 0.02 0.01 0.01 0.00 j(mA) 0.00 -0.01 -0.01 -0.02 -0.02 -0.03 -0.4 -0.3 -0.2 U(V) - Mẫu Al -0.1 V ==> U = -0.4103 + 16.3572* I Corr Potential : -0.4103 vol, Pol resistance : 16357.2028 Ohm Corr density: 3.9875E-0004mA Equal to 1.1571E-0007mg.S or 4.1003E-0003mm/year 0.00700 0.00600 0.00500 0.00400 j(mA) 0.00300 0.00200 0.00100 0.00000 -0.00100 -0.00200 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 U(V) - Mẫu Cu V ==> U = -0.0891 + 36.3183* I Corr Potential : -0.0891 vol, Pol resistance : 36318.2594 Ohm Corr density: 1.7959E-0004mA Equal to 5.2117E-0008mg.S or 1.8467E-0003mm/year j(mA) 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00 -0.01 -0.01 -0.02 -0.02 -0.03 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 U(V) ... khắc phục, loại bỏ thách thức để ứng dụng nanofluids đưa vào thực tiễn Đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu tổng hợp nanofluids cở sở graphene oxide/ethylene glycol tính chất chống ăn mòn kim loại đặt... nhiên, nanofluids nói chung nanofluids dựa sở graphene oxit, chất lỏng sở ethylene glycol nước gặp thách thức định: tính ổn định, độ nhớt cao đặc biệt tính ăn mòn kim loại Đã có nhiều nghiên cứu. .. đề xuất nghiên cứu năm 1995 Chỉ năm 2001, có 10 báo nghiên cứu năm 2006 175 báo nghiên cứu nanofluids Đến năm 2011, có gần 700 báo nghiên cứu nanofluids [2] Hình 1.1 Số báo nghiên cứu nanofluids