view in publisher's site

Study of viscosity and heat capacity characteristics of molten salt nanofluids for thermal energy storage

Highlights•We synthesized molten salt nanofluids by dispersing SiO2 nanoparticles at a minute concentration (1 wt%) into a binary mixture of NaNO3-KNO3.•The heat capacity and the viscosity were enhanced by 15% and 41–429%, respectively. A non-Newtonian behavior (shear thinning) was observed.•We added hydroxide at an extremely low concentration (0.03 wt%) to disrupt the formation of such dendritic nanostructures.•The heat capacity and viscosity enhancements decreased from 15 % to 3 % and from 41-429% to 10-148%, respectively.•It supports that the dendritic salt nanostructures are responsible for the enhanced heat capacity and the shear-thinning behavior.AbstractIn this study, we synthesized molten salt nanofluids by dispersing spherical SiO2 nanoparticles at a minute concentration (1 wt%) into a binary mixture of NaNO3-KNO3. The results showed that the heat capacity was enhanced by 15% and the viscosity was enhanced by 41–429%. Moreover, the nanofluids have shown significant non-Newtonian behavior (shear thinning). Nanofluids are known to show non-Newtonian behavior when particles have high aspect ratio (e.g., nanotube, rod-like structure) at high concentrations; however, only spherical nanoparticles were dispersed in molten salt at an extremely low concentration (1 wt%). The observed enhancement in heat capacity and the shear thinning behavior could result from the formation of dendritic salt nanostructures. Hence, we added hydroxide at an extremely low concentration (0.03 wt%) to disrupt the formation of such dendritic nanostructures to confirm their effects on the heat capacity and shear thinning behavior. The result showed that the heat capacity enhancement diminished from 15% to 3%. Moreover, the viscosity enhancement decreased from 429% to 148% at low shear rate (10/s) and from 41% to 10% at high shear rate (240/s). Furthermore, the enhanced viscosity of 10% at the highest shear rate (240/s), where the effect of the dendritic nanostructures is minimal, agreed well with a theoretical model developed for the viscosity of a simple liquid doped with nanoparticles. It supports that the dendritic salt nanostructures are primarily responsible for the enhanced heat capacity and the shear-thinning behavior of molten salt nanofluids. Material characterization using an electron microscope confirmed the presence of the dendritic salt nanostructures.

بررسی مشخصات ویسکوزیته و ظرفیت حرارتی نانو سیال نمک مذاب برای ذخیره‌سازی انرژی گرمایی

نکات برجسته: ما نانو سیال نمک مذاب را با پخش نانوذرات SiO۲ در غلظت دقیقه (۱ wt %)در ترکیب دوتایی NaNO۳ - KNO۳ سنتز کردیم. * ظرفیت حرارتی و ویسکوزیته به ترتیب تا ۱۵ % و ۴۱ - ۴۲۹ % افزایش یافتند. رفتار غیر نیوتنی (نازک شدگی برشی)مشاهده شد. ما هیدروکسید را در غلظت بسیار پایین (۰.۰۳ wt %)اضافه کردیم تا تشکیل چنین نانوساختارهای دندریتی را مختل کنیم. * ظرفیت حرارتی و افزایش ویسکوزیته به ترتیب از ۱۵ % به ۳ % و از ۴۱ - ۴۲۹ % به ۱۰ - ۱۴۸ % کاهش یافت. در این تحقیق، ما نانو سیال‌های نمک مذاب را با توزیع نانوذرات کروی SiO۲ در غلظت دقیقه (wt % ۱)در مخلوط دوتایی NaNO۳ - KNO۳ سنتز کردیم. نتایج نشان داد که ظرفیت گرمایی تا ۱۵ % افزایش یافت و ویسکوزیته تا ۴۱ - ۴۲۹ % افزایش یافت. علاوه بر این، نانو سیال رفتار غیر نیوتنی قابل‌توجهی را نشان داده‌است (نازک شدن برشی). سیالات نانو رفتار غیر نیوتنی را زمانی نشان می‌دهند که ذرات دارای نسبت ابعادی بالا (مانند نانولوله و ساختار میله مانند)در غلظت‌های بالا باشند؛ با این حال، تنها نانوذرات کروی در نمک مذاب در غلظت بسیار پایین (۱ درصد وزنی)پراکنده شده‌اند. افزایش مشاهده‌شده در ظرفیت گرمایی و رفتار نازک شونده برشی می‌تواند ناشی از تشکیل نانوساختارهای نمک دندریتی باشد. از این رو، هیدروکسید را در غلظت بسیار پایین (۰.۰۳ wt %)برای مختل کردن تشکیل چنین نانوساختارهای دندریتی به منظور تایید اثرات آن‌ها بر ظرفیت حرارتی و رفتار نازک شدن برشی اضافه کردیم. نتایج نشان داد که افزایش ظرفیت گرما از ۱۵ % به ۳ % کاهش می‌یابد. علاوه بر این، افزایش ویسکوزیته از ۴۲۹ % به ۱۴۸ % در نرخ برشی پایین (۱۰ / s)و از ۴۱ % به ۱۰ % در نرخ برشی بالا (۲۴۰ / s)کاهش یافت. علاوه بر این، افزایش ویسکوزیته ۱۰ % در بالاترین نرخ برشی (۲۴۰ / s)، که در آن اثر نانوساختارهای دندریتی حداقل است، به خوبی با یک مدل نظری توسعه‌یافته برای ویسکوزیته یک مایع ساده آلاییده با نانوذرات مطابقت دارد. این تحقیق نشان می‌دهد که نانوساختارهای نمک دندریتی در درجه اول مسئول افزایش ظرفیت حرارتی و رفتار رقیق شونده برشی نانو سیال نمک مذاب می‌باشند. مشخصه یابی مواد با استفاده از میکروسکوپ الکترونی وجود نانوساختارهای نمک دندریتی را تایید کرد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • ترجمه مقاله Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • مقاله انرژی تجدید پذیر، پایداری و محیط زیست
  • ترجمه مقاله انرژی تجدید پذیر، پایداری و محیط زیست
  • مقاله Surfaces, Coatings and Films
  • ترجمه مقاله Surfaces, Coatings and Films
  • مقاله سطوح، روکش‌ها و لایه‌ها
  • ترجمه مقاله سطوح، روکش‌ها و لایه‌ها
  • مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • ترجمه مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
  • ترجمه مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.