BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

LƯU TRỮ NHIỆT NĂNG THEO CƠ CHẾ CHUYỂN PHA
RẮN –RẮN: VẬT LIỆU PENTAERYTHRITOL/EXPANDED
GRAPHITE MỚI VỚI ĐA KHẢ NĂNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG
LƯỢNG TẠI NHIỆT ĐỘ TẦM TRUNG

SVTH: NGUYỄN THANH VY
MSSV: 20128172
GVHD: TS. NGUYỄN TIẾN GIANG

TP. Hồ Chí Minh, tháng 8, năm 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

LƯU TRỮ NHIỆT NĂNG THEO CƠ CHẾ CHUYỂN PHA
RẮN –RẮN: VẬT LIỆU PENTAERYTHRITOL/EXPANDED
GRAPHITE MỚI VỚI ĐA KHẢ NĂNG CHUYỂN ĐỔI NĂNG
LƯỢNG TẠI NHIỆT ĐỘ TẦM TRUNG

SVTH: NGUYỄN THANH VY
MSSV: 20128172
GVHD: TS. NGUYỄN TIẾN GIANG

TP. Hồ Chí Minh, tháng 8, năm 2024

TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Lưu trữ năng lượng nhiệt tại nhiệt độ tầm trung (80 – 250 ℃) đóng vai trò quan trọng
trong các ứng dụng dân dụng và công nghiệp. Tuy nhiên, phần lớn các vật liệu chuyển
pha (Phase change materials – PCM) lưu trữ nhiệt năng tại khoảng nhiệt độ này có cơ chế
chuyển pha rắn – lỏng và gặp phải nhược điểm dễ bị rò rỉ ở thể lỏng. Thêm vào đó, các
nhược điểm chung của PCM như độ dẫn nhiệt thấp và khả năng chuyển đổi năng lượng
thấp đã giới hạn ứng dụng thực tế của chúng. Trong khóa luận này, các nhược điểm trên
được nghiên cứu cải thiện bằng việc sử dụng một vật liệu chuyển pha rắn – rắn
Pentaerythritol (PE) kết hợp với vật một liệu xốp Expanded Graphite (EG) với khả năng
dẫn nhiệt, dẫn điện, và hấp thu ánh sáng mặt trời tốt. Các vật liệu PE/EG CPCM
(Composite phase change material) được tổng hợp với các hàm lượng PE khác nhau (8095%) và các tính chất nhiệt cũng như khả năng chuyển đổi và lưu trữ điện – nhiệt và
quang – nhiệt được đánh giá và thảo luận. Kết quả cho thấy PE và EG có mức độ tương
thích hóa học tốt, không xảy ra các phản ứng hóa học. Các mẫu PE/EG thể hiện nhiệt độ
chuyển pha tại ~185 ℃ và giảm được mức độ siêu lạnh xuống dưới 4 ℃ so với giá trị 11
℃ của PE tinh khiết. Bên cạnh đó, chúng thể hiện dung lượng lưu trữ nhiệt năng trong
khoảng 204.5 – 250.5 J/g và hiệu xuất giải phóng năng lượng tốt (97.2 – 97.7 %), cao hơn
hầu hết so với các loại vật liệu đã được công bố trước đây. Kết quả thực nghiệm với mẫu
80 – 90 wt% PE/EG CPCM cho thấy vật liệu có khả năng chuyển đổi quang – nhiệt khá
tốt với hiệu suất đạt 87.6 – 83.1%, do sự có mặt của EG với khả năng dẫn nhiệt cao, giúp
vật liệu CPCM hấp thu ánh sáng mặt trời tốt. Thêm nữa, độ dẫn điện cao của EG
...

...
the phenomenon,” Applied
Energy, vol. 240, pp. 793–817, Apr. 2019, doi: 10.1016/j.apenergy.2019.02.045.

52

[76]

T. Xu, Q. Chen, G. Huang, Z. Zhang, X. Gao, and S. Lu, “Preparation and thermal

energy storage properties of d-Mannitol/expanded graphite composite phase change
material,” Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 155, pp. 141–146, Oct. 2016, doi:
10.1016/j.solmat.2016.06.003.
[77]

T. Wang, Y. Liu, R. Meng, and M. Zhang, “Thermal performance of

galactitol/mannitol eutectic mixture/expanded graphite composite as phase change
material for thermal energy harvesting,” Journal of Energy Storage, vol. 34, p. 101997,
Feb. 2021, doi: 10.1016/j.est.2020.101997.
[78]

V. K P, S. S, P. B, A. Venugopal, and S. C Nair, “Pentaerythritol with alumina

nano additives for thermal energy storage applications,” Journal of Energy Storage, vol.
13, pp. 359–377, Oct. 2017, doi: 10.1016/j.est.2017.08.002.
[79]

M. S. Ghoghaei et al., “A review on the applications of micro-/nano-encapsulated

phase change material slurry in heat transfer and thermal storage systems,” J Therm Anal
Calorim, vol. 145, no. 2, pp. 245–268, Jul. 2021, doi: 10.1007/s10973-020-09697-6.
[80]

G. T. Nguyen, M. H. Do, T. N. Ly, I. Park, and T. H. Bui, “Novel shape-stabilized

phase change materials: Insights into the thermal energy storage of 1-octadecanol/fumed
silica composites,” Journal of Energy Storage, vol. 52, p. 104772, Aug. 2022, doi:
10.1016/j.est.2022.104772.
[81]

H. Liu, Z. Qian, Q. Wang, D. Wu, and X. Wang, “Development of Renewable

Biomass-Derived Carbonaceous Aerogel/Mannitol Phase-Change Composites for High
Thermal-Energy-Release Efficiency and Shape Stabilization,” ACS Appl. Energy Mater.,
vol. 4, no. 2, pp. 1714–1730, Feb. 2021, doi: 10.1021/acsaem.0c02864.
[82]

G. Du et al., “One-step hydrothermal synthesis of 3D porous microspherical

LiFePO4/graphene aerogel composite for lithium-ion batteries,” Ceramics International,
vol. 45, no. 15, pp. 18247–18254, Oct. 2019, doi: 10.1016/j.ceramint.2019.06.035.
[83]

C. Liu et al., “Fe3O4/carbon-decorated graphene boosts photothermal conversion

and storage of phase change materials,” Journal of Colloid and Interface Science, vol.
657, pp. 590–597, Mar. 2024, doi: 10.1016/j.jcis.2023.12.015.
53

[84]

G. J. ‘Gus’ Nathan et al., “Pathways to the use of concentrated solar heat for high

temperature industrial processes,” Solar Compass, vol. 5, p. 100036, Mar. 2023, doi:
10.1016/j.solcom.2023.100036.

54