در این تحقیق شکست حرارتی نفتا و همچنین شکست حرارتی-کاتالیستی آن در حضور کاتالیست آهن بر پایه نانولوله کربنی مورد بررسی قرار گرفت. پس از ساخت و راه اندازی واحد آزمایشگاهی، آزمایشهایی بر اساس روش (ccd (central composite design طراحی شد و مورد آزمون قرار گرفت. بر اساس این آزمایش ها با تغییر دما و میزان بارگذاری آهن بر روی نانولوله کربنی، نتایج مختلفی برای بازده محصولات بخصوص اتیلن و پروپیلن بدست آمد. برای بررسی تغییرات بازده محصولات به ازای تغییر متغیرهای عملیاتی مانند دما و میزان بارگذاری آهن بر روی پایه کاتالیست، از مدلسازی آماری استفاده شده و نقاط بیشینه بازده مواد تولید شده تعیین گردید، بطوریکه بیشترین بازده اتیلن و پروپیلن در دمای c°628 و میزان بارگذاری آهن بر روی نانولوله کربنی برابر با 10 درصد وزنی حاصل شدند و مقادیر آنها به ترتیب برابر با 19.06 و 12.78 درصد وزنی بدست آمد. در نهایت نتایج حاصل از شکست حرارتی-کاتالیستی با نتایج به دست آمده از شکست حرارتی نفتا مقایسه شد و برتری روش شکست حرارتی-کاتالیستی نسبت به شکست حرارتی و همچنین اثرات مثبت استفاده از نانولوله کربنی به عنوان پایه کاتالیست مورد بررسی قرار گرفت. بطوریکه در دمای c°620 بازده اتیلن و پروپیلن در فرایند شکست حرارتی-کاتالیستی نفتا نسبت به فرایند حرارتی نفتا به ترتیب 7 و 3 درصد وزنی افزایش داشته اند.

در این پژوهش میکروکپسول سازی پارافین با سیستم دیواره ای ژلاتین-صمغ عربی با استفاده از روش توده سازی مرکب با موفقیت انجام گرفت. میکروکپسول های حاصل می توانند به عنوان مواد تغییر فاز جهت ذخیره سازی انرژی گرمایی به کار روند. کارایی و خواص گرمایی مواد حاصل با استفاده از میکروسکوپ نوری، طیف سنجی ft-ir وگرماسنجی پویش دیفرانسیلی (dsc) مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین تاثیر زمان امولسیون سازی، میزان ماده ی شبکه ای سازی و نسبت هسته به پوسته در بازدهی کپسول سازی به بحث گذاشته شد. نتایج میکروسکوپ نوری و طیف سنجی ft-ir حاکی از آنست که پارافین به عنوان ماده هسته به خوبی کپسوله شده و قطر میکروکپسول ها از µm 250 تا µm 350 متغیر می باشد. منحنی dsc نیز میزان بالای گرمای نهان ذوب را نشان می دهد. همچنین در این تحقیق مدلی بر اساس ذوب متجانس ماده تغییر فاز درون کپسول کروی ارائه شده است. این مدل بر این مبنا استوار است که نیروی محرکه ی اختلاف دما سبب ذوب متقارن ماده تغییر فاز به سمت مرکز کپسول کروی می گردد. نتایج این مدل با داده های تجربی مقایسه گردیده و هم خوانی قابل قبولی مشاهده شده است. بررسی تاثیر پارامترهایی همچون اندازه کپسول کروی pcm، ثابت هدایت حرارتی ماده pcm و گرمای نهان این ماده بر روی زمان ذوب با استفاده از این مدل انجام گرفته و نتایج حاکی از این مطلب است که کاهش قطر کپسول کروی و گرمای نهان ذوب ماده تغییر فاز و افزایش ثابت هدایت حرارتی این ماده سبب کاهش زمان ذوب شدن pcm می گردد.

پیل های سوختی به دلیل بازده بالا، عدم انتشار آلاینده های زیست محیطی، چگالی توان بالا، عدم وجود قطعات متحرک و عدم ایجاد ارتعاش و صدا، تجهیزات مطلوبی برای تولید انرژی از ظرفیت های بسیار کم تا نیروگاههای بسیار بزرگ به حساب می آیند. یکی از پرکابردترین انواع پیلها برای این منظور، پیل سوختی اکسید جامد است. در این پایان نامه بهمنظور ارزیابی نحوه عملکرد پیل سوختی اکسید جامد و بررسی تاثیر متغیرهای عملیاتی موثر بر نحوه عملکرد و بازده سامانه، مجموعه آزمایش شامل واحد کنترل گازها، جمعکننده جریان، تشت نشتی پیل، نگهدارنده و سامانه اندازهگیری جریان و ولتاژ، طراحی و راهاندازی گردید. برای انجام آزمایشها، استانداردهای موجود در زمینه آزمایشهای ریزساختاری و عملکردی مورد مطالعه قرارگرفته و یک روش پایهای مناسب و منطبق با نیازهای پروژه انتخاب گردید. بعد از بررسی متغیرهای ریزساختاری پیل، همچون ساختار الکترولیت و الکترودها و میزان تخلخل آند، و بهبود ساختار پایهای آن، تاثیر متغیرهایی چون دما، زمان ماند، میزان ترکیب درصد هیدروژن در خوراک، میزان تخلخل آند، نحوه اتصال الکترودها به اتصال دهنده، آببندی مجموعه پیل مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از این آزمایشات توسط خروجی سامانه که بصورت نمودارهای افت میباشد، مورد ارزیابی قرار میگیرد. در این نمودارها نحوه تغییرات ولتاژ پیل و چگالی توان در برابر تغییرات چگالی جریان نشان داده میشود. نتایج حاصل نشان میدهد که بهینهسازی نحوه آببندی و اتصال الکترودها و همچنین ساختار پیل، باعث بهبود عملکرد ان میگردد. منحنیهای افت برای درصدتخلخلهای متفاوت آند و درصد هیدروژن مختلف سوخت بدست آمد. این نمودارها نشان میدهند که افزایش تخلخل تا 50% و افزایش ترکیب درصد هیدروژن در چگالی جریانهای بالا، باعث ارتقا عملکرد پیل می شود. با توجه به تاثیر زمان ماند در چگالی جریان ثابت، مشخص میشود که اعمال جریان ثابت بمدت چند ساعت قبل از شروع آزمایش افت، باعث بهبود نتایج میشود.

هدف از انجام این تحقیق بررسی مراحل مختلف تولید بیودیزل از ریزجلبک به خصوص مرحله استخراج روغن و واکنش تبادل استری بوده است. تعیین نرخ باروری زیست توده و محتوی لیپید دو گونه ریزجلبک کلرولا اس پی. و اسپیرولینا پلانتسیس برای انتخاب بهترین گونه برای تولید بیودیزل از اهداف اولیه تحقیق بوده است. دو عامل کلیدی محتوی لیپید و ترکیب اسید چرب برای تعیین کارآیی استخراج روغن و دو عامل بازده بیودیزل و ترکیب متیل استر اسید چرب (fame) در بیودیزل برای تعیین کارآیی واکنش تبادل استری مستقیم در نظرگرفته شده است. ریزجلبک کلرولا با رشد سریع و باروری 2/0 تا 5/0 گرم زیست توده خشک بر هر لیتر کشت نسبت به ریزجلبک اسپیرولینا با رشد آهسته و باروری 1/0 تا 3/0 گرم زیست توده خشک بر هر لیتر کشت برتری خود را در این زمینه نشان داده است. این در حالی است که محتوی لیپید ریزجلبک کلرولا نیز مقدار 2/26 % را نتیجه داده است که نسبت به ریزجلبک اسپیرولینا با محتوی لیپید 3/14 % تفاوت چشمگیری را نشان می دهد. ترکیب اسید چرب های اصلی به صورت میریستیک اسید c14:0))، پالمیتیک اسید c16:0))، پالمیتولیلوئیک اسیدc16:1))، اولئیک اسید (c18:1)، لین اولئیک اسیدc18:2)) به ترتیب 8/27 %، 5/11 %، 1/35 %، 9/4 % و3/13 % برای ریزجلبک کلرولا و به ترتیب برای 0 %، 3/59 %، 9/2 %، 7/6 % و 3/11 % ریزجلبک اسپیرولینا به دست آمده است. بازده بیودیزل برای روش تبادل استری مستقیم مقدار 2/28 % به دست آمده است و ترکیب fame بیودیزل گرفته شده از ریزجلبک کلرولا اس پی. عبارتند از متیل تترادکانوات c14:0))، متیل هگزادکانوات (c16:0)، متیل 9-هگزادکانوات c16:1)) و متیل 9.12-اوکتادکادینوات c18:2)) که به ترتیب شامل2/29 %، 1/10 %، 2/37 % و 8/13 % می باشند.

با توجه به افزایش روز افزون تقاضا برای مصرف انرژی و رو به اتمام نهادن منابع زیر زمینی آن مثل نفت و ذغال سنگ، مسئله ذخیره سازی انرژی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. با این حال ضریب هدایت حرارتی پایین ، کاربردهای عملی آنها را با محدودیت روبرو ساخته است. از سوی دیگر ریز پوشش دهی این مواد سبب میشود تا امکان کاربرد این مواد در مصارف مختلف تسهیل گردد. هدف از این تحقیق بررسی اثر افزودن ذرات گرافیت با ضریب هدایت حرارتی بالا به یکی از متداول ترین مواد تغییر فاز یعنی پارافین، کپسول سازی آن و مطالعه اثرات آن در رفتار حرارتی ترکیب حاصل می باشد. مسائل مورد مطالعه در این پژوهش شامل بررسی رابطه درصد گرافیت افزوده شده با خواصی حرارتی همچون گرمای نهان، دمای ذوب، دمای انجماد و نیز بازدهی ریز پوشش دهی می باشد. رفتار حرارتی این مواد تقویت شده با مواد افزودنی در حین تغییر فاز بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد استفاده از 10 درصد جرمی گرافیت تا 24درصد میزان گرمای نهان ریز پوشش های کامپوزیتی را در مقایسه با ریز پوشش های ماده تغییر فاز خالص کاهش می دهد. همچنین در این درصد وزنی دمای ذوب این ترکیبات تا 13 درصد افزایش داشته و دمای انجماد 14درصد کاهش می یابد. میزان گرمای مورد نیاز ریز پوشش های کامپوزیتی در حین ذوب برای رسیدن به دمای c50? در مقایسه با ریز پوشش های ماده تغییر فاز خالص 56 درصد کاهش یافته است که این کاهش نشان دهنده افزایش نرخ جذب حرارت این ترکیبات در مقایسه با نمونه خالص آن می باشد. همین روند در حین فرایند انجماد نیز مشاهده گردید. از طریق آزمایش طیف سنجی مادون قرمز، پایداری شیمیایی مواد پارافین و گرافیت و کپسوله شدن این مواد نیز به تایید رسید. در بررسی بازده ریز پوشش دهی نیز مشخص گردید که اثر عامل افزودن ماده گرافیت بیش از عامل دیگر یعنی زمان امولسیون سازی بر راندمان موثر بوده است . همچنین با افزایش درصد جرمی ماده گرافیت و نیز افزایش مدت زمان امولسیون سازی بیش از 10 دقیقه ، راندمان ریز پوشش دهی کاهش می یابد.

با توجه با ارزش انرژی در عصر حاضر، استفاده از سیستم های بیولوژیکی برای تولید انرژی الکتریکی و حذف ترکیبات مضر بسیار مورد توجه می باشد. سیستم های تجدید پذیر و دوستدار محیط زیست به عنوان روشی جدید برای حذف آلاینده ها و تصفیه فاضلاب های مختلف بکارگرفته می شوند. پیل های سوختی میکروبی فن آوری ابتکاری جدیدی است که از طریق اکسایش مواد آلی توسط باکتری ها به تصفیه فاضلاب و تولید قدرت به صورت همزمان می پردازد. در مطالعه حاضر، یک گونه بومی باکتری کاهش دهنده سولفات بعد از انتخاب و ایزوله سازی از فاضلاب های صنعتی و شهری مختلف برای حذف ترکیبات سولفوردار و تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار گرفت. ساختار جدید الکترود به عنوان یکی از پارامترهای کلیدی در طراحی پیل های سوختی میکروبی، شامل استیل 304 پوشش داده شده به وسیله محلول ترکیبی از گرافیت و کربن فعال با نوع جدیدی از پوشش دهی بکاربرده شد و در دو نوع راکتور دو محفظه ای و جریان روبه بالای ساخته شده مورد تست قرار گرفت. آنالیزهای میکروسکوپ فلوروسانس، ولتامتری چرخه ای، متالوگرافی و شمارش باکتری تأییدی بر عملکرد عالی این نوع الکترود در این سیستم ها داشت. اثر پارامترهای بیولوژیکی و الکتروشیمیایی مهم شامل دما، جمعیت باکتری، مقدار منبع کربن مورد نیاز، زمان اقامت هیدرولیکی و نسبت یون سولفات به آهن در محفظه آند مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت مدل سازی به وسیله نرم افزار طراحی آزمایش روش سطح پاسخ با چهار فاکتور و سه پاسخ صورت گرفت و مدل بهینه جهت استفاده در بیوراکتور در حالت ناپیوسته و پیوسته انتخاب شد. در سیستم ناپیوسته حداکثر شدت جریان 26/2میلی آمپر و اختلاف پتانسیل 450 میلی ولت و کاهش 67 درصدی منبع کربنی حاصل شد. بیشترین دانسیته قدرت تولیدی 9 میلی وات بر متر مربع در دبی 6/0 میلی لیتر بر دقیقه در سیستم پیوسته حاصل شد که کاهش 90 درصدی منبع کربنی را نیز به همراه داشت.

در پژوهش حاضر هدف تولید بیودیزل از ترکیب روغن کرچک و متانول با استفاده از ریزموج به عنوان یکی از تکنیک های جدید، و نیز بررسی فرآیند انجام واکنش از نظر سینتیکی می باشد. در پژوهش حاضر یک سامانه ریزموج برای انجام واکنش ترانس استریفیکاسیون بازی مورد استفاده قرار گرفت. به کمک سامانه ریزموج اثر عوامل غلظت کاتالیزور (5%، 1% و 5/1% بر مبنای جرم روغن)، نسبت مولی الکل به روغن (6 به 1، 9 به 1 و 12 به 1) ، زمان انجام واکنش (60، 120 و 180 ثانیه) و توان ریزموج( 200، 400 و 600 وات) بر روی درصد تبدیل اسید چرب به متیل استر بررسی شد. نتایج آماری تجزیه واریانس حاصل از تحلیل داده ها با نرم افزار design expert نشان دهنده ی معنی داری اثر هر چهار متغیر مستقل و اثرهای متقابل آن ها بر روی متغیر وابسته می باشد. تحلیل داده های آزمایشی نشان داد که بیشترین درصد تبدیل (91/21 درصد) در نسبت مولی الکل به روغن 6 به 1، غلظت کاتالیزور 1/5%، زمان 120 ثانیه و توان 400 وات بدست آمد. بهینه سازی واکنش تولید بیودیزل با توجه به درصد تبدیل توسط روش منحنی پاسخ ( نرم افزار design expert ) نشان داد که در 1/44 % غلظت کاتالیزور، نسبت مولی الکل به روغن 7/12 به 1 ، توان 490/34 و زمان 122 ثانیه بیشینه شدن درصد تبدیل رخ می دهد. همچنین نتایج حاصل از سینتیک فرآیند، نشان داد که داده های بدست آمده از واکنش ترانس استریفیکاسیون با معادله درجه دوم تطابق بهتری داشته، و ثایت سرعت برابر با (l.mol-1.min-1) 0/2730 بدست آمد. برای محاسبه انرژی فعال سازی از رابطه آرنیوس استفاده شد که داده های آزمایشگاهی با این مدل مطابقت دارند. مقدار انرژی فعال سازی نیز برابر با j/mol 6237/41 بدست آمد.

پنل های فتوولتاییک وسایلی هستند که می توانند نور خورشید یا هر منبع دیگری از نور را به انرژی الکتریسیته تبدیل کنند. افزایش دما در این پنل ها به بیش از ?c25 موجب کاهش بازدهی بین 3/0 تا 5/0 درصد به ازای هر کلوین می شود. تا کنون روش-های متفاوتی برای جذب حرارت اضافی از سطح سلول در نظر گرفته شده است. یکی از این روش ها استفاده از جابجایی آزاد توسط باد و ایجاد جریان اجباری در پشت پنل می باشد. راه حل دیگر جذب گرمای اضافی از پشت سلول به کمک مواد تغییر فاز است. مواد تغییر فاز انرژی را طی فرایند ذوب و انجماد، جذب و دفع می کنند. در این پژوهش یک واحد کوچک خنک سازی پنل فتوولتاییک به کمک مواد تغییر فاز ساخته شد. از ماده پلی اتیلن گلیکول 1000 به عنوان ماده تغییر فاز استفاده گردید. اثر دما بر سلول فتوولتاییک و نیز اثر خنک سازی بر بازدهی الکتریکی آن مورد آزمایش قرار گرفت. همچنین به منظور معتبرسازی آزمایش، فرایند با نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده و اطلاعات تجربی با اطلاعات نظری مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج این تحقیق نشان می دهد ماده تغییر فاز عملکرد مثبتی در افزایش بازدهی تولید برق سلول داشته است بطوریکه دمای سلول کنترل شده با ماده تغییر فاز، تا ?15 کاهش یافته که این امر منجر به بهبود بازدهی به بیش از 8% گردیده است. همچنین طی این فرایند 600 کیلوژول انرژی گرمایی در 3 کیلوگرم ماده تغییر فاز ذخیره شده است. از این رو می توان استفاده از مواد تغییر فاز را یکی از روش های موثر برای کنترل دمایی سلول های فتوولتاییک عنوان کرد.

به سبب گرمای نهان ذوب بالای مواد تغییر فاز (pcm)، استفاده از آنها در ساختمان های سبک وزن با ظرفیت ذخیره انرژی پایین و نوسانات دمایی بالا، در حال گسترش است. کامپوزیت های چوب-پلاستیک نیز یکی از اجزای اصلی داخلی ساختمان ها هستند که به دلیل خواص برتری که نسبت به مواد اولیه خود دارند، استفاده از آنها رو به گسترش است. این مواد دارای ظرفیت ذخیره انرژی پایینی بوده که با بکارگیری pcmها درون آنها، می توان بر ظرفیت ذخیره انرژی آنها افزود. از موانع اصلی که بر سر راه استفاده از pcmها در کامپوزیت چوب-پلاستیک وجود دارد، نشتی این مواد از کامپوزیت در حین تغییر فاز است. به منظور جلوگیری از نشتی، تولید کامپوزیت هایی از جنس چوب-پلاستیک به همراه میکروکپسول های حاوی pcm که دارای پوسته ای مقاوم در برابر نشتی هستند، پیشنهاد شد. بدین منظور ابتدا میکروکپسول های pcm به روش پلیمرشدن تعلیقی تولید و به کمک طراحی آزمایش به روش ccd، گرمای نهان ذوب آن بهینه شد. همچنین خواص مختلف حرارتی و مکانیکی آن بررسی شد. نتایج حاکی از تولید میکروکپسول هایی با گرمای نهان ذوب بهینه j/g 8/145 و پایداری حرارتی مطلوب داشت. این میکروکپسول ها در درصد وزنی pvp/st برابر 18/2%، نسبت وزنی pcm/st برابر 94/1، درصد وزنی bpo/st برابر 84/8% و نسبت وزنی h2o/st برابر 67/11 تولید شدند. سپس به روش قالب گیری فشاری کامپوزیت های چوب-پلاستیک-mepcm تولید و خواص حرارتی و مکانیکی آن به کمک آزمون های dsc، چرخه حرارتی، نشتی به کمک حلال، نشتی به روش آون و خمش سه نقطه ای اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که کامپوزیت های تولیدی با دارا بودن گرمای نهان ذوب حدود j/g 43 در مقایسه با سایر کامپوزیت هایی که پیش از این در ساختمان ها بکار رفته اند، از خواص حرارتی مطلوبی برخوردار هستند. همچنین نتایج آزمون نشتی نشان داد که استفاده از میکروکپسول pcm در کامپوزیت چوب-پلاستیک-pcm، قادر به جلوگیری از بروز نشتی حین تغییر فاز است.

بیودیزل یک سوخت جایگزین برای سوخت های دیزل است که از منابع تجدیدپذیر مانند روغن های گیاهی، چربی های حیوانی و روغن استخراج شده از زیست توده به دست می آید. در این تحقیق، از روغن کرچک برای تولید بیودیزل به روش ترانس استریفیکاسیون استفاده شده است. یافتن راه حلی مناسب برای خالص سازی بیودیزل و حذف گلیسرین موجود در آن، مهم ترین دغدغه و مسئله در ارتباط با تولید و کاربرد بیودیزل است. آبشویی رایج ترین روش در تصفیه ی بیودیزل است، اما به دلیل تولید مقدار زیادی پساب، در سالیان اخیر تلاش هایی برای یافتن جایگزین مناسب برای این روش انجام شده است. در این پژوهش از فناوری غشایی برای خالص سازی بیودیزل استفاده شده است. رسیدن به مقدار مجازگلیسرین ذکر شده در استاندارد astm فقط با استفاده از غشاء اولترافیلتراسیون pes قابل دستیابی است. با اضافه کردن مقدار اندکی آب به بیودیزل خام، درصد جداسازی گلیسرین در غشا pvdf به میزان زیادی افزایش یافته است.

محدود و تجدید ناپذیر بودن سوخت های فسیلی از سویی و افزایش آلاینده های زیست محیطی ناشی از این منابع انرژی از سوی دیگر، توجه به منابع انرژی جایگزین از جمله دیزل زیستی (متیل استر اسیدهای چرب) را با استقبال چشمگیری روبرو کرده است. یکی از معایب متیل استر، ناپایداری حرارتی و اکسایشی به دلیل وجود اکسیژن است. در این خصوص، استفاده از کاتالیستی اسیدی مانند hzsm-5 علاوه بر اکسیژن زدایی از متیل استر باعث تولید هیدروکربن های مختلف از جمله آروماتیک ها می شود که هدف این تحقیق است.

در این پژوهش افزایش هدایت حرارتی ماده تغییر فاز پارافین با استفاده از یک افزدودنی نانوساختار مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته است. برای این بررسی افزودنی نانوالماس به پارافین افزوده شده و مخلوط حاصل به روش توده سازی مرکب به صورت میکروکپسول درآمده است و سپس خواص حرارتی میکروکپسول توسط تست dsc اندازه گیری و محاسبه شده و نتایج حاصل تحلیل شده اند.