0
8
Abd El-alem, Moshiera Abd El-salam.
الدرجة: دكتوراه
الجامعة جامعة عين شمس
الكلية
القسم
تاريخ: 2024 عدد الصفحات:
الملخص:
This thesis dealt with the synthesis of Nano silica compo-sites used in self-cleaning solar mirrors and on its applica-tion on a piece of Parabolic solar mirrors and studying the effect of weather conditions (humidity, temperature, wind speed, pressure, irradiation) on solar mirrors as well as measuring the reflectance of solar mirrors. The thesis contains three chapters, arranged as fol-lows: Chapter I: Introduction The introduction included some scientific heritage including the following topics: - Solar system - Solar mirrors - Solar mirrors corrosion -Anti-soiling coating - Fabrication of Superhydrophobic Surface -Nanotechnology -Classification of nanomaterials based on their dimen-sions -Properties of Nanomaterials -Applications of nanotechnology -Dis advantages of nanotechnology -Synthesis of nanoparticles -Aloe vera plant - Types of composite materials Chapter II: The experimental work:- This chapter includes the effect of weather condi-tions on solar mirrors and the method of preparing the Nano silica composite substance to create a hydrophobic surface. a hydrophobic surface helps clean mirrors and reduce the amount of demi water used in the cleaning pro-cess as well as measurements and experiments that con-ducted during the work. The samples characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spec-troscopy (FTIR), contact angle(CA), atomic force micros-copy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), Ener-gy Dispersive X-ray Analyses (EDX), Thermo gravimetric analysis (TGA& DTA) and zeta potential analyses. A dust accumulation characterized by Energy Dispersive X-ray Analyses (EDX) and scanning electron microscopy (SEM). The hydrophobic surface characterized by contact angle, atomic force microscopy (AFM), zeta potential and reflectance. The protective layers characterized by scan-ning electron microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Analyses (EDX) before and after exposure to weather conditions. Chapter III: Results and Discussion This chapter included the main reasons, which led to the pitting of solar mirrors through: - Studying the morphology of solar mirrors and exam-ining the painting of solar mirrors’ margins (edges). - Studying storage conditions of solar mirrors. - Studying dust accumulation which is present in solar mirrors. - Studying the weather conditions (humidity, tempera-ture, wind speed, pressure, irradiation) on solar mir-rors. - A studying of mirror coatings before and after expo-sure to environmental conditions (the temperature, humidity, solar radiation, wind speed, and pressure) and measuring the reflectance of solar mirrors before and after exposure to environmental conditions. - Evaluation of Nano Silica composites synthesized for self-cleaning of solar mirrors from sodium silicate and Aloe vera gel by sol-gel synthesis of silica nano-particles (Si NPs). Synthesis of hydrophobic surface on solar mirrors for self-cleaning led to decreasing washability time, and increasing the reflectance. Ex-posure to harsh environmental conditions such as temperature, humidity, wind speed, solar radiation, and pressure led to an increase in the rate of corro-sion. All of these factors combined together led to an increase in the rate of acceleration of corrosion. All of this led to a decrease in the efficiency of the mir-ror from the beginning of its storage, which de-creased in reflectivity from 92.5(as a storage mirror) placed in a warehouse characterized by poor storage to 88.4 after placing them on site in environmental conditions. The deterioration in reflectivity and dis-persion of solar radiation when it falls on the mirror, which in turn led to the failure to achieve the desired goal of solar mirrors in the production of electricity. ملخص: يتناول هذا العمل دراسة العوامل البيئية المؤثرة على المرايا الشمسية بالمحطة الشمسية الحرارية بالكريمات محتوى الرسالة: اشتملت الرسالة على ثلاثة فصول مرتبة على النحو التالي: الفصل الأول: المقدمة وهو عبارة عن مقدمة تضمنت بعض الاعمال من التراث العلمي في مجال الطاقة الجديدة والمتجددة واستخدام المرايا الشمسيه وانواعها وتاثرها بالعوامل الجويه واسباب وجود صدأ على المرايا الشمسية والاسطح الكارهه للماء والمحبة للماء واستخدام تقنية النانو تكنولوجي فى مجالات متعددة في الحياة ومميزات وعيوب تقنية النانو واستخدام هذه التقنية فى تحضير مادة النانو سيليكا واستخدامها في التنظيف الذاتى للمرايا الشمسية بتكوين سطح كاره للماء واستخدام نبات الصبار فى تصنيع النانو سيليكا المستخدمة في تنظيف المرايا الشمسية.ونبذة عن انواع المواد التركيبية النانونية. الفصل الثاني: الجزء العملي اشتمل هذا الجزء على دراسة العوامل التى أدت الى خفض كفاءة المرايا الشمسية و تعرض المرايا الشمسية للظروف الجوية من رطوبة – درجة حرارة – سرعة الرياح – الضغط الجوي - الاشعاع الشمسى - بالاضافة إلى عوامل سوء التخزين و التي تؤدي إلى تلف المرايا الشمسية و التغير في تركيبها الكيميائي. ودراسة معدل التلف وتاثر الطبقة الواقية بالظروف البيئية وتحضير مادة كارهه للماء على سطح المرآة للتنظيف الذاتى مع عمل التحاليل اللازمة للمادة واستخدام نبات الصبار فى تصنيع النانو سيليكا المستخدمة في تنظيف المرايا الشمسية. ايضا فقد تم عمل دراسة وافية للغطاء الواقى للمرايا الشمسية لمعرفةالاسباب المؤدية للتلف وحدوث تلف للطبقة الواقيه وأسباب حدوث صدأ ونقر فى الطبقة العاكسة للمرايا. الفصل الثالث: النتائج والمناقشة وقد اشتمل على: - اولا تم دراسة العوامل التى أدت الى خفض كفاءة المرايا الشمسية من رطوبة وسوء تصنيع وسوء تخزين. - عمل التحاليل اللازمه لعينة من الاتربة المتراكمة على المرآه لمعرفة العناصر الموجودة فيها والتى أدت الى حدوث صدأ للمرآه باستخدام الميكرسكوب الالكترونى الماسح - مطياف تشتت الطاقة بالأشعة السينية. - عمل التحاليل اللازمة للطبقة الواقية للمرآه قبل التعرض للظروف البيئية وبعد التعرض للظروف البيئية باستخدام (EDX-SEM ) (الميكرسكوب الالكترونى الماسح - مطياف تشتت الطاقة بالأشعة السينية). - قياس الظروف البيئية مثل درجة الحرارة – الرطوبة – سرعة الرياح –– الاشعاع الشمسي – والضغط الجوي لمدة عام كامل . - مناقشة العوامل التى أثرت على كفاءة المرآه وادت إلى حدوث صدأ على المرآة سواء الطبقة العاكسة او الطبقة الواقية. - استخدام طريقة مناسبة لتنظيف المرآة للحد من كمية المياة منزوعة الاملاح التى تستخدم فى غسيل المرايا الشمسية . - تحضير مادة النانو سيليكا باستخدام العصارة النباتيه من نبات الصبار لعمل سطح كاره للماء يستخدم للتنظيف الذاتى للمرأة . - عمل التحاليل اللازمه لمادة النانو سيليكا المركبة باستخدام الميكرسكوب الالكترونى الماسح - مطياف تشتت الطاقة بالأشعة السينية - مطياف الاشعة تحت الحمراء – التحليل الحراري- قوى الميكرسكوب الذرى – قياس زاويه الالتصاق – قياس جهد الزيتا (CA- zeta potential SEM – EDX – IR – XRD- TGA – DTA – AFM- ) لثلاثة تركيزات مختلفة من جل الصبار(20 ملى – 40 ملى – 60 ملى) حيث تم العمل على التركيز الثانى(40 ملى) كافضل نتيجة للثلاثة تركيزات من حيث الثبات الحرارى له. - تم استخدام التركيز الثانى فى عمل سطح كاره للماء للتنظيف الذاتى للمرايا الشمسية مع قياس زاوية الاتصال (CA) التى تم قياسها قبل استخدام النانوسيليكا المركبة حيث كانت25.7º وبعد إستخدام النانوسيليكا المركبة كانت 92.3º مع قياس zeta potential للتأكد من ان المادة سالبة الشحنه لكي تستطيع أن تصنع وسط معلق ثابت وقياس الأنعكاسية للمرآة بعد رش مادة النانو سيليكا على سطح المرآه ووضعها فى الموقع لمدة 16 يوم فى الظروف البيئية القاسية لمعرفة كم ساعة ظل السطح الكاره للماء محتفظ بخصائصه . وقد أظهرت نتائج الدراسة أن بداية الصدأ نتج من :- - عدم طلاء جوانب المرآه التى أدت إلي مرور الاكسجين وبعض الاملاح الى الداخل. - سوء التخزين وعدم ملائمة المخازن للتخزين حيث الرطوبة العالية والاتربة المتراكمة. - التعرض للظروف البيئية القاسية من درجة حرارة ورطوبة وسرعة رياح والاشعاع الشمسي و ضغط جوي أدى الى زيادة معدل الصدأ وهذه العوامل كلها مجتمعة مع بعض أدت الى زيادة معدل تسارع الصدأ حيث أدى إلى تقليل كفاءة المرآه من بداية تخزينها والتى قلت فى الانعكاسية من 92.5 ..... كمرآه موضوعة في مخزن يتميز بسوء التخزين وبعد وضعها فى الموقع فى الظروف البيئية زاد معدل الصدأ فى المرآه وقلت الكفاءة لتصل الانعكاسية الى 88.4 ..... وكل هذا قلل من متوسط عمر المرآه التى من المفترض ان تكون 25 سنه والتى اصبح متوسط عمرها لا يزيد عن 10 سنوات وايضا الطبقة العاكسة مصنوعة من الالمونيوم بدل من الفضة التى تكون مقاومة للحرارة العالية والصدأ وايضا تتميز بانعكاسية اكبر للاشعاع الشمسى . هذه العوامل أدت الى تدهور فى الانعكاسيه وتشتت لاشعاع الشمسي عند سقوطه على المرآه والذى أدى بدوره إلى عدم تحقيق الهدف المنشود من المرايا الشمسية فى انتاج الكهرباء. - عدم استخدام المعدات المناسبة لغسيل المرايا الشمسية وقلت عدد مرات الغسيل المفترض أن تكون. - تم تحديد الاسباب التى أدت الى صدأ للطبقة العاكسة للمرايا ثم تم استخدام مادة النانو سيليكا المحضرة من نبات الالوفيرا مع استخدام سيليكات الصوديوم (مادة رخيصة الثمن) على سطح المرايا الشمسية ووضعها في الظروف البيئية القاسية فى محطة الطاقة الشمسية الحرارية بالكريمات اعطت نتائج جيدة جدا تتمثل فى:- - عدم تاثر الانعكاسيه برش المادة على الزجاج. - رش المادة بطريقة بسيطة جدا بدون استخدام التقنيات العالية. - تكون سطح كارة للماء يساعد فى تقليل التلوث على سطح المرآه بالاضافة الى تقليل استخدام كمية الماء المنزوعة الاملاح فى عملية تنظيف المرآه والذى يكلف المحطة الكثير وهذا بالتطبيق العملي على المرآه.
الكلمات الدلالية:
رقم الإصدار:
المحكمين:
ISBN:
المواضيع:
عنوان الجامعة: