مقايسه روش هاي تهيه پودر كامپوزيتي Co3O4- Fe2O3 به عنوان ماده ذخيره كننده انرژي حرارتي و مطالعه مورفولوژي و تغيير فاز آن در طي واكنش هاي احيا – اكسيداسيون

Comparison of Preparation Methods of Co3O4-Fe2O3 Composite Powder as a Heat Storage Material and Study of its Morphological and Phase Evolution during Redox Reactions

در اين تحقيق پودر كامپوزيتي Co3O4 حاوي 15 درصد وزني Fe2O3 به دو روش كلي شامل الف- آسياكاري هم زمان (0، 1 و 16 ساعت) مخلوط اكسيد ها و آسياكاري جداگانه اكسيد كبالت (0، 1 و 16 ساعت) و اكسيد آهن (0، 5/0 و 7 ساعت) و سپس مخلوط كردن آنها، تهيه و از نظر اندازه متوسط ذرات، مورفولوژي ذرات، نحوه پخش ذرات فاز ثانويه (اكسيد آهن)، آناليز فازي و ظرفيت ذخيره انرژي حرارتي به روش هاي FE-SEM، XRD و ترموگراويمتري مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص شد كه روش‌ آماده سازي تأثير محسوسي بر اندازه ذرات ماده و ظرفيت ذخيره اكسيژن (معادل ظرفيت ذخيره انرژي حرارتي) دارد و افزودن اكسيد آهن و نيز كاهش اندازه ذرات آن به عنوان فاز ثانويه موجب افزايش ظرفيت ذخيره ماده نسبت به اكسيد كبالت اوليه مي شود. نتايج نشان داد كه به طور كلي نمونه هاي تهيه شده به روش الف ظرفيت ذخيره انرژي پايين تري نسبت به نمونه هاي تهيه شده به روش ب دارند. علاوه بر اين مشخص شد كه پودر كامپوزيتي تهيه شده به روش ب در زمان آسيا كاري كوتاه تر فاز زمينه (اكسيد كبالت) منجر به ايجاد اندازه هاي ذرات كوچكتر در طي فرايندهاي احيا اكسيداسيون مي شود. همچنين نتايج نشان داد كه كاهش اندازه ذرات پودر كامپوزيتي الزاما هم جهت با بهبود ظرفيت ذخيره انرژي حرارتي ماده نمي تواند باشد و ساير عوامل مانند تشكيل فاز اسپينل (Fe2O3.CoO) نيز از عواملي است كه تاثير زيادي در كاهش ظرفيت ذخيره انرژي حرارتي در ماده دارد.

In this study, Co3O4-15 wt. % Fe2O3 composite powder was synthesized by two methods including: A-simultaneous milling of oxide mixtures (0, 1 and 16 h) and B-separately milling of cobalt oxide (0, 1 and 16 h) and iron oxide (0, 0.5 and 7 h) and then mixing. Average particle size, particle morphology, iron oxide distribution, phase analysis, and heat storage capacity were studied by FE-SEM, XRD and thermogravimetry methods. It was found that preparation method has a significant effect on the above-mentioned parameters. The results showed that decreasing of iron oxide particle size and addition of it to cobalt oxide, increase the heat storage capacity of the material relative to as-received cobalt oxide. It was revealed that samples prepared by method A generally had lower heat storage capacity than samples prepared by method B. In addition, it was found that small-scale particle size of the composite may not necessarily improve heat storage capacity of the material, and spinel phase formation (Fe2O3.CoO) also is a key factor that has a great effect on decreasing the heat storage capacity.