تسريع فرايند هسته زائي به كمك نانومواد متخلخل در ذخيره سازي گاز

Accelerating the nucleation process nonporous materials in gas storage

فرايند هسته زايي در ذخيره سازي گاز طبيعي بصورت جامد از مراحل كليدي در حجم ذخيره سازي و پايداري گاز ذخيره شده تحت شرايط محيطي مي باشد كه مي توان با كنترل اين مرحله شرايط ذخيره سازي گاز را بهبود داد. در اين تحقيق سعي شده از نانوساختارهاي متخلخل استفاده شود تا ضمن بهره مندي از خواص حرارتي نانوذرات در پايداري گاز جامد شده بتوان از تخلخل در ابعاد نانويي حجم ذخيره سازي را افزايش داد. از اين رو استفاده از گرافن نانومتخلخل خالص و عاملدار شده در قالب نانوسيال پايدار مورد ارزيابي قرار گرفته و نتايج حاصل از آن با يكديگر مقايسه شدند. فرايند جامد سازي گاز با غلظت 1% وزني در فشار psig 1000 و دماي 4 درجه سانتي گراد انجام شد. نتايج بدست آمده با يك نمونه شاهد حاوي آب/سورفكتنت و يك نمونه شاهد آب خالص مقايسه و مشاهده شد كه فرايند عاملدار كردن با حذف سورفكتنت از محيط در نهايت عملكرد بهتري را از خود بجاي مي گذارد. همچنين مشاهده شد علي رغم اينكه گاز جامد شده در حضور گرافن نانومتخلخل پايداري كمتري از نمونه شاهد دارد، اما بعد از رسيدن به شرايط پديده خودنگهداري، ميزان گاز ذخيره شده در ساختار گرافن نانومتخلخل از مقدار مربوط به نمونه شاهد بيشتر است. گرافن به تنهايي فرايند انحلال را %67/2 % و زمان فرايند القا را تا %71 كاهش داده و مقدار ذخيره سازي را %67 افزايش داده است. همچين ملاحظه مي شود كه گرافن نانومتخلخل در ذخيره سازي گاز همان نقش سورفكتنت را ايفا مي كند با اين تفاوت كه پايداري را افزايش مي دهد. اين در حالي است كه سورفكتنت باعث كاهش اين پايداري و افزايش نرخ تجزيه گاز مي گردد.

The nucleation process in solid natural gas storage is one of the key steps in the storage capacity and stability under environmental conditions. The gas storage conditions can be improved by controlling this stage. In this research, we tried to use nonporous materials In order to obtain the thermal properties of nanoparticles in the stability of solid gas and use of its porosity in nanoscale dimensions to increase the storage capacity. Therefore, the use of pure and functional nanoparticle graphene into nanofluid was evaluated and the results were compared with each other. The gas solidification process was carried out at a concentration of 1% wt. of graphene at 1000 psig and 4 °C. The results were compared with a control sample containing water/surfactant and a pure water sample, and it was observed that the functionalizing process by removing surfactant would ultimately lead to better performance. Graphene itself reduced the process of dissolution by 67.2% and induction time to 71% and increased the storage value by 67%. It is also seen that the graphene nanoparticulate plays the same role in storing gas as surfactant, with the difference that it increases stability. This is while surfactant decreases this stability and increases the rate of gas dissolution.