Tesi etd-05082023-174223 |
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Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
BALDUCCI, COSIMO
URN
etd-05082023-174223
Titolo
Preparazione e caratterizzazione di materiali per lo stoccaggio termochimico dell’energia basati su microfibre ad elevata capacità adsorbente
Dipartimento
CHIMICA E CHIMICA INDUSTRIALE
Corso di studi
CHIMICA INDUSTRIALE
Relatori
relatore Prof.ssa Bramanti, Emilia
Parole chiave
- stoccaggio di energia termica
- adsorbimento vapore d'acqua
- electospinning
- Polivinilpirrolidone (PVP)
- Poliacrilonitrile (PAN)
- CaCl2
- SAPO34
- MgSO4
- thermal energy storage
- water steam adsorption
- electospinning
- Polyvinylpyrrolidone (PVP)
- Polyacrylonitrile (PAN)
- CaCl2
- SAPO34
- MgSO4
Data inizio appello
25/05/2023
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
25/05/2026
Riassunto
L’aumento della domanda energetica globale ha indotto la società a individuare metodi per valorizzare l’energia termica di scarto a bassa temperatura (<100°C) che comunemente non potrebbe essere impiegata come calore utile ma viene dispesa nell’ambiente. Compatibili con tale fonte di calore, destano interesse i sistemi ad adsorbimento, a ciclo chiuso o aperto, impiegati per la refrigerazione, riscaldamento e condizionamento di ambienti che comunemente vengono ottenuti mediante l’impiego di sistemi energivori a compressione.
In questo lavoro di tesi sono state preparate fibre elettrofilate di polivinilpirrolidone (PVP) e poliacrilonitrile (PAN), come materiali adsorbenti innovativi sostitutivi dei comuni materiali adsorbenti porosi. Nell’ottica di ottimizzare le efficienze termodinamiche di questi dispositivi, queste fibre sono state additivate con sali igroscopici facilmente reperibili, CaCl2·2H2O e MgSO4·7H2O, materiali porosi come zeolite SAPO34 e Gel di Silice.
Questi materiali sono stati caratterizzati dal punto di vista morfologico con microscopia elettronica a scansione (SEM), della struttura molecolare mediante spettroscopia infrarossa (FT-IR ATR), Raman e fluorescenza a raggi X (XRF), e della stabilità termica mediante Calorimetria a Scansione Differenziale (DSC), Termogravimetria (TGA) accoppiata anche alla spettroscopia infrarossa fumi (TGA FT-IR).
Infine, sono state eseguite misurazioni della capacità di adsorbimento delle fibre composite di PVP e PAN rispettivamente per applicazioni in cicli chiusi (P=10 mbar) e sistemi aperti ad umidità relativa crescente.
The increase in global energy demand has led society to identify methods of utilising waste heat energy at low temperatures (<100°C) that commonly could not be used as useful heat but is released into the environment. Compatible with this heat source, adsorption systems, either closed- or open-loop, used for refrigeration, heating and air-conditioning of rooms that are commonly obtained by using compression energy systems, are of interest.
In this thesis work, electrospun polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylonitrile (PAN) fibres were prepared as innovative adsorbent materials to replace common porous adsorbent materials. With a view to optimising the thermodynamic efficiencies of these devices, these fibres were additivated with readily available hygroscopic salts, CaCl2-2H2O and MgSO4-7H2O, porous materials such as zeolite SAPO34 and silica gel.
These materials were characterised in terms of morphology by scanning electron microscopy (SEM), molecular structure by infrared spectroscopy (FT-IR ATR), Raman and X-ray fluorescence (XRF), and thermal stability by Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TGA) also coupled with smoke infrared spectroscopy (TGA FT-IR).
Finally, measurements of the adsorption capacity of PVP and PAN composite fibres were performed for applications in closed (P=10 mbar) and open systems with increasing relative humidity, respectively.
In questo lavoro di tesi sono state preparate fibre elettrofilate di polivinilpirrolidone (PVP) e poliacrilonitrile (PAN), come materiali adsorbenti innovativi sostitutivi dei comuni materiali adsorbenti porosi. Nell’ottica di ottimizzare le efficienze termodinamiche di questi dispositivi, queste fibre sono state additivate con sali igroscopici facilmente reperibili, CaCl2·2H2O e MgSO4·7H2O, materiali porosi come zeolite SAPO34 e Gel di Silice.
Questi materiali sono stati caratterizzati dal punto di vista morfologico con microscopia elettronica a scansione (SEM), della struttura molecolare mediante spettroscopia infrarossa (FT-IR ATR), Raman e fluorescenza a raggi X (XRF), e della stabilità termica mediante Calorimetria a Scansione Differenziale (DSC), Termogravimetria (TGA) accoppiata anche alla spettroscopia infrarossa fumi (TGA FT-IR).
Infine, sono state eseguite misurazioni della capacità di adsorbimento delle fibre composite di PVP e PAN rispettivamente per applicazioni in cicli chiusi (P=10 mbar) e sistemi aperti ad umidità relativa crescente.
The increase in global energy demand has led society to identify methods of utilising waste heat energy at low temperatures (<100°C) that commonly could not be used as useful heat but is released into the environment. Compatible with this heat source, adsorption systems, either closed- or open-loop, used for refrigeration, heating and air-conditioning of rooms that are commonly obtained by using compression energy systems, are of interest.
In this thesis work, electrospun polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylonitrile (PAN) fibres were prepared as innovative adsorbent materials to replace common porous adsorbent materials. With a view to optimising the thermodynamic efficiencies of these devices, these fibres were additivated with readily available hygroscopic salts, CaCl2-2H2O and MgSO4-7H2O, porous materials such as zeolite SAPO34 and silica gel.
These materials were characterised in terms of morphology by scanning electron microscopy (SEM), molecular structure by infrared spectroscopy (FT-IR ATR), Raman and X-ray fluorescence (XRF), and thermal stability by Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TGA) also coupled with smoke infrared spectroscopy (TGA FT-IR).
Finally, measurements of the adsorption capacity of PVP and PAN composite fibres were performed for applications in closed (P=10 mbar) and open systems with increasing relative humidity, respectively.
File
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