Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે જે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો તે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ ધરાવે છે.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).આ દરમિયાન, સતત સમર્થન સુનિશ્ચિત કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટને રેન્ડર કરીશું.
પરંપરાગત કોમ્પ્રેસર સિસ્ટમ્સની તુલનામાં શોષણ રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ્સ અને હીટ પંપનો બજાર હિસ્સો હજુ પણ પ્રમાણમાં નાનો છે.સસ્તી ગરમી (મોંઘા વિદ્યુત કાર્યને બદલે) નો ઉપયોગ કરવાનો મોટો ફાયદો હોવા છતાં, શોષણ સિદ્ધાંતો પર આધારિત સિસ્ટમોનો અમલ હજુ પણ અમુક ચોક્કસ એપ્લિકેશનો સુધી મર્યાદિત છે.મુખ્ય ગેરલાભ જેને દૂર કરવાની જરૂર છે તે ઓછી થર્મલ વાહકતા અને શોષકની ઓછી સ્થિરતાને કારણે ચોક્કસ શક્તિમાં ઘટાડો છે.વર્તમાન વ્યાપારી શોષણ રેફ્રિજરેશન પ્રણાલીઓ ઠંડક ક્ષમતાને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે કોટેડ પ્લેટ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ પર આધારિત એડસોર્બર્સ પર આધારિત છે.પરિણામો જાણીતા છે કે કોટિંગની જાડાઈ ઘટવાથી સામૂહિક સ્થાનાંતરણ અવરોધમાં ઘટાડો થાય છે, અને વાહક રચનાઓના સપાટીના ક્ષેત્રફળ અને વોલ્યુમ ગુણોત્તરમાં વધારો કાર્યક્ષમતા સાથે સમાધાન કર્યા વિના શક્તિમાં વધારો કરે છે.આ કાર્યમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ધાતુના તંતુઓ 2500-50,000 m2/m3 ની રેન્જમાં ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર પ્રદાન કરી શકે છે.કોટિંગ્સના ઉત્પાદન માટે મેટલ રેસા સહિત, ધાતુની સપાટી પર સોલ્ટ હાઇડ્રેટના અત્યંત પાતળા પરંતુ સ્થિર કોટિંગ્સ મેળવવા માટેની ત્રણ પદ્ધતિઓ પ્રથમ વખત ઉચ્ચ શક્તિની ઘનતાવાળા હીટ એક્સ્ચેન્જરનું નિદર્શન કરે છે.કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે મજબૂત બોન્ડ બનાવવા માટે એલ્યુમિનિયમ એનોડાઇઝિંગ પર આધારિત સપાટીની સારવાર પસંદ કરવામાં આવે છે.પરિણામી સપાટીના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરનું સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરીને વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.ઘટાડેલું કુલ પ્રતિબિંબ ફૌરિયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી અને એનર્જી ડિસ્પર્સિવ એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ પરીક્ષામાં ઇચ્છિત પ્રજાતિઓની હાજરીની તપાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો.હાઇડ્રેટ બનાવવાની તેમની ક્ષમતા સંયુક્ત થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ (TGA)/વિભેદક થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ (DTG) દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી.MgSO4 કોટિંગમાં 0.07 g (પાણી)/g (કમ્પોઝિટ) થી વધુ નબળી ગુણવત્તા જોવા મળી હતી, જે લગભગ 60 °C પર નિર્જલીકરણના ચિહ્નો દર્શાવે છે અને રિહાઈડ્રેશન પછી પુનઃઉત્પાદન કરી શકાય છે.SrCl2 અને ZnSO4 સાથે 100 °C ની નીચે લગભગ 0.02 g/g ના સમૂહ તફાવત સાથે હકારાત્મક પરિણામો પણ પ્રાપ્ત થયા હતા.કોટિંગની સ્થિરતા અને સંલગ્નતા વધારવા માટે હાઇડ્રોક્સિએથિલસેલ્યુલોઝને એડિટિવ તરીકે પસંદ કરવામાં આવ્યું હતું.ઉત્પાદનોના શોષક ગુણધર્મોનું મૂલ્યાંકન એક સાથે TGA-DTG દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું અને ISO2409 માં વર્ણવેલ પરીક્ષણોના આધારે તેમની સંલગ્નતાની લાક્ષણિકતા હતી.CaCl2 કોટિંગની સુસંગતતા અને સંલગ્નતા 100 °C થી નીચેના તાપમાને લગભગ 0.1 g/g ના વજનના તફાવત સાથે તેની શોષણ ક્ષમતા જાળવી રાખીને નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ છે.વધુમાં, MgSO4 હાઇડ્રેટ બનાવવાની ક્ષમતા જાળવી રાખે છે, જે 100 °C થી નીચેના તાપમાને 0.04 g/g થી વધુનો સમૂહ તફાવત દર્શાવે છે.છેલ્લે, કોટેડ મેટલ ફાઇબરની તપાસ કરવામાં આવે છે.પરિણામો દર્શાવે છે કે Al2(SO4)3 સાથે કોટેડ ફાઇબર સ્ટ્રક્ચરની અસરકારક થર્મલ વાહકતા શુદ્ધ Al2(SO4)3 ના જથ્થાની સરખામણીમાં 4.7 ગણી વધારે હોઈ શકે છે.અભ્યાસ કરેલા કોટિંગ્સના કોટિંગની દૃષ્ટિની તપાસ કરવામાં આવી હતી, અને ક્રોસ વિભાગોની માઇક્રોસ્કોપિક છબીનો ઉપયોગ કરીને આંતરિક માળખું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું.લગભગ 50 µm ની જાડાઈ સાથે Al2(SO4)3 નું કોટિંગ મેળવવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ વધુ સમાન વિતરણ પ્રાપ્ત કરવા માટે સમગ્ર પ્રક્રિયાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવી આવશ્યક છે.
શોષણ પ્રણાલીઓએ છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં ઘણું ધ્યાન ખેંચ્યું છે કારણ કે તેઓ પરંપરાગત કમ્પ્રેશન હીટ પંપ અથવા રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ્સ માટે પર્યાવરણને અનુકૂળ વિકલ્પ પૂરો પાડે છે.વધતા આરામના ધોરણો અને વૈશ્વિક સરેરાશ તાપમાન સાથે, શોષણ પ્રણાલીઓ નજીકના ભવિષ્યમાં અશ્મિભૂત ઇંધણ પર નિર્ભરતા ઘટાડી શકે છે.વધુમાં, શોષણ રેફ્રિજરેશન અથવા હીટ પંપમાં કોઈપણ સુધારાને થર્મલ એનર્જી સ્ટોરેજમાં ટ્રાન્સફર કરી શકાય છે, જે પ્રાથમિક ઉર્જાના કાર્યક્ષમ ઉપયોગની સંભવિતતામાં વધારાની વૃદ્ધિ દર્શાવે છે.શોષણ હીટ પંપ અને રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે તેઓ ઓછી ગરમીના જથ્થા સાથે કામ કરી શકે છે.આ તેમને ઓછા તાપમાનના સ્ત્રોતો જેમ કે સૌર ઉર્જા અથવા કચરો ઉષ્મા માટે યોગ્ય બનાવે છે.ઉર્જા સંગ્રહ કાર્યક્રમોના સંદર્ભમાં, સમજદાર અથવા ગુપ્ત ગરમી સંગ્રહની તુલનામાં શોષણમાં ઊંચી ઉર્જા ઘનતા અને ઓછી ઉર્જા વિસર્જનનો ફાયદો છે.
શોષણ હીટ પંપ અને રેફ્રિજરેશન સિસ્ટમ્સ તેમના બાષ્પ સંકોચન સમકક્ષો તરીકે સમાન થર્મોડાયનેમિક ચક્રને અનુસરે છે.મુખ્ય તફાવત એ એડસોર્બર્સ સાથે કોમ્પ્રેસર ઘટકોની ફેરબદલ છે.આ તત્વ મધ્યમ તાપમાને નીચા દબાણવાળા રેફ્રિજન્ટ વરાળને શોષી લેવામાં સક્ષમ છે, જ્યારે પ્રવાહી ઠંડું હોય ત્યારે પણ વધુ રેફ્રિજરન્ટ બાષ્પીભવન થાય છે.શોષણના એન્થાલ્પી (એક્ઝોથર્મ) ને બાકાત રાખવા માટે શોષકની સતત ઠંડકની ખાતરી કરવી જરૂરી છે.શોષક ઊંચા તાપમાને ફરીથી ઉત્પન્ન થાય છે, જેના કારણે રેફ્રિજન્ટ વરાળ શોષાય છે.હીટિંગ એ ડિસોર્પ્શન (એન્ડોથર્મિક) ની એન્થાલ્પી પ્રદાન કરવાનું ચાલુ રાખવું જોઈએ.કારણ કે શોષણ પ્રક્રિયાઓ તાપમાનના ફેરફારો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, ઉચ્ચ પાવર ઘનતાને ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતાની જરૂર છે.જો કે, મોટાભાગની એપ્લિકેશનોમાં નીચી થર્મલ વાહકતા મુખ્ય ગેરલાભ છે.
વાહકતાની મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે શોષણ/ડીસોર્પ્શન વરાળનો પ્રવાહ પૂરો પાડતા પરિવહન માર્ગને જાળવી રાખીને તેનું સરેરાશ મૂલ્ય વધારવું.આ હાંસલ કરવા માટે સામાન્ય રીતે બે અભિગમોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે: સંયુક્ત હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ અને કોટેડ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ.સૌથી વધુ લોકપ્રિય અને સફળ સંયુક્ત સામગ્રી તે છે જે કાર્બન-આધારિત ઉમેરણોનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટ, સક્રિય કાર્બન અથવા કાર્બન ફાઇબર.ઓલિવેરા એટ અલ.306 W/kg સુધીની ચોક્કસ ઠંડક ક્ષમતા (SCP) અને 0.46 સુધીના પર્ફોર્મન્સ ગુણાંક (COP) સાથે શોષક પેદા કરવા માટે કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ સાથે 2 ગર્ભિત વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટ પાવડર.Zajaczkowski એટ અલ.3 એ 15 W/mK ની કુલ વાહકતા સાથે વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટ, કાર્બન ફાઇબર અને કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડનું મિશ્રણ પ્રસ્તાવિત કર્યું.જિયાન એટ અલ 4 એ સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પરીક્ષણ કરેલ મિશ્રણને બે તબક્કાના શોષણ ઠંડક ચક્રમાં સબસ્ટ્રેટ તરીકે વિસ્તૃત કુદરતી ગ્રેફાઇટ (ENG-TSA) તરીકે ગણવામાં આવે છે.મોડેલે 0.215 થી 0.285 સુધી COP અને 161.4 થી 260.74 W/kg સુધી SCP ની આગાહી કરી હતી.
અત્યાર સુધીનો સૌથી સધ્ધર ઉકેલ કોટેડ હીટ એક્સ્ચેન્જર છે.આ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સની કોટિંગ મિકેનિઝમ્સને બે કેટેગરીમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ડાયરેક્ટ સિન્થેસિસ અને એડહેસિવ્સ.સૌથી સફળ પદ્ધતિ સીધી સંશ્લેષણ છે, જેમાં યોગ્ય રીએજન્ટ્સથી હીટ એક્સ્ચેન્જર્સની સપાટી પર સીધા શોષક સામગ્રીની રચના શામેલ છે.Sotech5 એ ફેરનહીટ GmbH દ્વારા ઉત્પાદિત કૂલરની શ્રેણીમાં ઉપયોગ માટે કોટેડ ઝીયોલાઇટનું સંશ્લેષણ કરવાની પદ્ધતિને પેટન્ટ કરી છે.Schnabel et al6 એ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પર કોટેડ બે ઝીઓલાઇટ્સના પ્રદર્શનનું પરીક્ષણ કર્યું.જો કે, આ પદ્ધતિ માત્ર ચોક્કસ શોષક તત્વો સાથે કામ કરે છે, જે એડહેસિવ સાથે કોટિંગને એક રસપ્રદ વિકલ્પ બનાવે છે.બાઈન્ડર એ નિષ્ક્રિય પદાર્થો છે જે સોર્બન્ટ સંલગ્નતા અને/અથવા સામૂહિક સ્થાનાંતરણને ટેકો આપવા માટે પસંદ કરવામાં આવે છે, પરંતુ શોષણ અથવા વાહકતા વધારવામાં કોઈ ભૂમિકા ભજવતા નથી.ફ્રેની એટ અલ.AQSOA-Z02 ઝીયોલાઇટ સાથે 7 કોટેડ એલ્યુમિનિયમ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ માટી-આધારિત બાઈન્ડર સાથે સ્થિર થાય છે.Calabrese et al.8 એ પોલિમેરિક બાઈન્ડર સાથે ઝીઓલાઇટ કોટિંગ્સની તૈયારીનો અભ્યાસ કર્યો.અમ્માન એટ અલ.9 એ પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલના ચુંબકીય મિશ્રણમાંથી છિદ્રાળુ ઝિઓલાઇટ કોટિંગ્સ તૈયાર કરવાની પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો.એલ્યુમિના (એલ્યુમિના) નો ઉપયોગ એડસોર્બરમાં બાઈન્ડર 10 તરીકે પણ થાય છે.અમારી જાણકારી મુજબ, સેલ્યુલોઝ અને હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ માત્ર ભૌતિક શોષક 11,12 સાથે સંયોજનમાં થાય છે.કેટલીકવાર પેઇન્ટ માટે ગુંદરનો ઉપયોગ થતો નથી, પરંતુ તેનો ઉપયોગ તેના પોતાના પર 13 માળખું બનાવવા માટે થાય છે.મલ્ટિપલ સોલ્ટ હાઇડ્રેટ સાથે એલ્જીનેટ પોલિમર મેટ્રિસીસનું સંયોજન લવચીક સંયુક્ત માળખાના બંધારણ બનાવે છે જે સૂકવણી દરમિયાન લીકેજને અટકાવે છે અને પર્યાપ્ત માસ ટ્રાન્સફર પ્રદાન કરે છે.15,16,17 મિશ્રણ તૈયાર કરવા માટે બેન્ટોનાઈટ અને એટાપુલ્ગાઈટ જેવી માટીનો ઉપયોગ બાઈન્ડર તરીકે કરવામાં આવે છે.ઇથિલસેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ18 અથવા સોડિયમ સલ્ફાઇડ19ને માઇક્રોએનકેપ્સ્યુલેટ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે.
છિદ્રાળુ ધાતુની રચના સાથેના સંયોજનોને એડિટિવ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સ અને કોટેડ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.આ રચનાઓનો ફાયદો એ ઉચ્ચ વિશિષ્ટ સપાટી વિસ્તાર છે.આના પરિણામે નિષ્ક્રિય સમૂહ ઉમેર્યા વિના શોષક અને ધાતુ વચ્ચે મોટી સંપર્ક સપાટી બને છે, જે રેફ્રિજરેશન ચક્રની એકંદર કાર્યક્ષમતાને ઘટાડે છે.લેંગ એટ અલ.20 એ એલ્યુમિનિયમ હનીકોમ્બ સ્ટ્રક્ચર સાથે ઝીઓલાઇટ શોષકની એકંદર વાહકતા સુધારી છે.Gillerminot et al.21 એ કોપર અને નિકલ ફીણ ​​સાથે NaX ઝીઓલાઇટ સ્તરોની થર્મલ વાહકતા સુધારી છે.જો કે કમ્પોઝીટનો ઉપયોગ ફેઝ ચેન્જ મટીરીયલ (પીસીએમ) તરીકે થાય છે, લી એટ અલના તારણો.22 અને ઝાઓ એટ અલ.23 કેમિસોર્પ્શન માટે પણ રસ ધરાવે છે.તેઓએ વિસ્તૃત ગ્રેફાઇટ અને ધાતુના ફીણની કામગીરીની સરખામણી કરી અને તારણ કાઢ્યું કે જો કાટ સમસ્યા ન હોય તો જ બાદમાં વધુ સારું છે.પાલોમ્બા એટ અલ.તાજેતરમાં અન્ય મેટાલિક છિદ્રાળુ બંધારણોની સરખામણી કરી છે24.વેન ડેર પાલ એટ અલ.ફીણમાં જડિત મેટલ સોલ્ટનો અભ્યાસ કર્યો છે 25.અગાઉના તમામ ઉદાહરણો રજકણ શોષક તત્વોના ગાઢ સ્તરોને અનુરૂપ છે.ધાતુની છિદ્રાળુ રચનાઓ વ્યવહારીક રીતે કોટ શોષકોને ઉપયોગમાં લેવાતી નથી, જે વધુ શ્રેષ્ઠ ઉકેલ છે.ઝીઓલાઇટ સાથે બંધનનું ઉદાહરણ Wittstadt et al માં મળી શકે છે.26 પરંતુ તેમની ઉર્જા ઘનતા વધારે હોવા છતાં મીઠાના હાઇડ્રેટને બાંધવાનો કોઈ પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો નથી 27.
આમ, આ લેખમાં શોષક કોટિંગ્સ તૈયાર કરવા માટેની ત્રણ પદ્ધતિઓની શોધ કરવામાં આવશે: (1) બાઈન્ડર કોટિંગ, (2) સીધી પ્રતિક્રિયા અને (3) સપાટીની સારવાર.અગાઉ નોંધાયેલ સ્થિરતા અને ભૌતિક શોષક સાથે સંયોજનમાં સારી કોટિંગ સંલગ્નતાને કારણે આ કાર્યમાં હાઇડ્રોક્સાઇથિલસેલ્યુલોઝ પસંદગીનું બાઈન્ડર હતું.આ પદ્ધતિની શરૂઆતમાં ફ્લેટ કોટિંગ્સ માટે તપાસ કરવામાં આવી હતી અને બાદમાં મેટલ ફાઇબર સ્ટ્રક્ચર્સ પર લાગુ કરવામાં આવી હતી.અગાઉ, શોષક કોટિંગ્સની રચના સાથે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની શક્યતાના પ્રારંભિક વિશ્લેષણની જાણ કરવામાં આવી હતી.અગાઉના અનુભવને હવે મેટલ ફાઇબર સ્ટ્રક્ચર્સના કોટિંગમાં ટ્રાન્સફર કરવામાં આવી રહ્યો છે.આ કાર્ય માટે પસંદ કરેલ સપાટીની સારવાર એ એલ્યુમિનિયમ એનોડાઇઝિંગ પર આધારિત પદ્ધતિ છે.એલ્યુમિનિયમ એનોડાઇઝિંગને સૌંદર્યલક્ષી હેતુઓ માટે મેટલ સોલ્ટ સાથે સફળતાપૂર્વક જોડવામાં આવ્યું છે29.આ કિસ્સાઓમાં, ખૂબ જ સ્થિર અને કાટ-પ્રતિરોધક કોટિંગ્સ મેળવી શકાય છે.જો કે, તેઓ કોઈપણ શોષણ અથવા ડિસોર્પ્શન પ્રક્રિયા હાથ ધરી શકતા નથી.આ પેપર આ અભિગમનો એક પ્રકાર રજૂ કરે છે જે મૂળ પ્રક્રિયાના એડહેસિવ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરીને સમૂહને ખસેડવાની મંજૂરી આપે છે.અમારી શ્રેષ્ઠ જાણકારી મુજબ, અહીં વર્ણવેલ કોઈપણ પદ્ધતિઓનો અગાઉ અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો નથી.તેઓ ખૂબ જ રસપ્રદ નવી તકનીકનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે કારણ કે તેઓ હાઇડ્રેટેડ શોષક કોટિંગ્સ બનાવવાની મંજૂરી આપે છે, જેનો વારંવાર અભ્યાસ કરાયેલા ભૌતિક શોષણ કરતા ઘણા ફાયદા છે.
આ પ્રયોગો માટે સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી સ્ટેમ્પવાળી એલ્યુમિનિયમ પ્લેટો એલિન્વેસ્ટ બ્રીડલિક્ના, ચેક રિપબ્લિક દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવી હતી.તેમાં 98.11% એલ્યુમિનિયમ, 1.3622% આયર્ન, 0.3618% મેંગેનીઝ અને કોપર, મેગ્નેશિયમ, સિલિકોન, ટાઇટેનિયમ, જસત, ક્રોમિયમ અને નિકલના નિશાન છે.
કમ્પોઝીટના ઉત્પાદન માટે પસંદ કરાયેલી સામગ્રી તેમના થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો અનુસાર પસંદ કરવામાં આવે છે, એટલે કે, તેઓ 120 °C થી નીચેના તાપમાને શોષી/શોષી શકે તેવા પાણીના જથ્થાના આધારે.
મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ (MgSO4) એ સૌથી રસપ્રદ અને અભ્યાસ કરાયેલ હાઇડ્રેટેડ ક્ષારોમાંનું એક છે30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો વ્યવસ્થિત રીતે માપવામાં આવ્યા છે અને શોષણ રેફ્રિજરેશન, હીટ પંપ અને ઊર્જા સંગ્રહના ક્ષેત્રોમાં એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય હોવાનું જણાયું છે.સુકા મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ (CaCl2) (H319) એ અન્ય સારી રીતે અભ્યાસ કરાયેલ મીઠું છે કારણ કે તેના હાઇડ્રેટમાં રસપ્રદ થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો છે41,42,43,44.કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ હેક્સાહાઇડ્રેટ CAS-નં.7774-34-7 97% વપરાયેલ (ગ્રુસિંગ, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany).
ઝીંક સલ્ફેટ (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) અને તેના હાઇડ્રેટ્સમાં નીચા તાપમાને શોષણ પ્રક્રિયાઓ45,46 માટે યોગ્ય થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો છે.ઝિંક સલ્ફેટ હેપ્ટાહાઇડ્રેટ CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (ગ્રુસિંગ જીએમબીએચ, ફિલસમ, નીડેરચેસન, જર્મની) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
સ્ટ્રોન્ટીયમ ક્લોરાઇડ (SrCl2) (H318) પણ રસપ્રદ થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો ધરાવે છે4,45,47 જો કે તેને શોષણ હીટ પંપ અથવા ઉર્જા સંગ્રહ સંશોધનમાં ઘણીવાર એમોનિયા સાથે જોડવામાં આવે છે.સંશ્લેષણ માટે સ્ટ્રોન્ટીયમ ક્લોરાઇડ હેક્સાહાઇડ્રેટ CAS-Nr.10.476-85-4 99.0–102.0% (સિગ્મા એલ્ડ્રિચ, સેન્ટ લુઇસ, મિઝોરી, યુએસએ) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
કોપર સલ્ફેટ (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) વ્યાવસાયિક સાહિત્યમાં વારંવાર જોવા મળતા હાઇડ્રેટ્સમાં નથી, જો કે તેના થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો નીચા તાપમાનના ઉપયોગો માટે રસ ધરાવે છે48,49.કોપર સલ્ફેટ CAS-Nr.7758-99-8 99% (સિગ્મા એલ્ડ્રીચ, સેન્ટ લુઇસ, MO, USA) નો ઉપયોગ સંશ્લેષણ માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ (MgCl2) એ હાઇડ્રેટેડ ક્ષારમાંથી એક છે જેને તાજેતરમાં થર્મલ એનર્જી સ્ટોરેજ 50,51ના ક્ષેત્રમાં વધુ ધ્યાન આપવામાં આવ્યું છે.પ્રયોગો માટે મેગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ હેક્સાહાઇડ્રેટ CAS-Nr.7791-18-6 શુદ્ધ ફાર્માસ્યુટિકલ ગ્રેડ (Aplichem GmbH., Darmstadt, Germany) નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
ઉપર સૂચવ્યા મુજબ, હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝની પસંદગી સમાન એપ્લિકેશનમાં હકારાત્મક પરિણામોને કારણે કરવામાં આવી હતી.અમારા સંશ્લેષણમાં વપરાતી સામગ્રી હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝ CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) છે.
ધાતુના તંતુઓ કમ્પ્રેશન અને સિન્ટરિંગ દ્વારા એકસાથે બંધાયેલા ટૂંકા વાયરમાંથી બનાવવામાં આવે છે, જે ક્રુસિબલ મેલ્ટ એક્સટ્રક્શન (CME)52 તરીકે ઓળખાય છે.આનો અર્થ એ છે કે તેમની થર્મલ વાહકતા માત્ર ઉત્પાદનમાં વપરાતી ધાતુઓની જથ્થાબંધ વાહકતા અને અંતિમ રચનાની છિદ્રાળુતા પર જ નહીં, પણ થ્રેડો વચ્ચેના બોન્ડની ગુણવત્તા પર પણ આધારિત છે.રેસા આઇસોટ્રોપિક નથી અને ઉત્પાદન દરમિયાન ચોક્કસ દિશામાં વિતરિત થાય છે, જે ત્રાંસી દિશામાં થર્મલ વાહકતા ઘણી ઓછી બનાવે છે.
વેક્યૂમ પેકેજ (Netzsch TG 209 F1 Libra) માં એક સાથે થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ (TGA)/ડિફરન્શિયલ થર્મોગ્રેવિમેટ્રિક વિશ્લેષણ (DTG) નો ઉપયોગ કરીને જળ શોષણ ગુણધર્મોની તપાસ કરવામાં આવી હતી.માપન વહેતા નાઇટ્રોજન વાતાવરણમાં 10 મિલી/મિનિટના પ્રવાહ દરે અને એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ ક્રુસિબલ્સમાં 25 થી 150 ° સે તાપમાનની રેન્જમાં કરવામાં આવ્યું હતું.હીટિંગ રેટ 1 °C/મિનિટ હતો, નમૂનાનું વજન 10 થી 20 મિલિગ્રામ સુધી બદલાય છે, રિઝોલ્યુશન 0.1 μg હતું.આ કાર્યમાં, એ નોંધવું જોઈએ કે એકમ સપાટી દીઠ સામૂહિક તફાવતમાં મોટી અનિશ્ચિતતા છે.TGA-DTG માં વપરાતા નમૂનાઓ ખૂબ જ નાના અને અનિયમિત રીતે કાપવામાં આવે છે, જે તેમના વિસ્તારના નિર્ધારણને અચોક્કસ બનાવે છે.જો મોટા વિચલનોને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે તો જ આ મૂલ્યોને મોટા વિસ્તારમાં એક્સ્ટ્રાપોલેટ કરી શકાય છે.
ATR પ્લેટિનમ એક્સેસરી (બ્રુકર ઓપ્ટિક જીએમબીએચ, જર્મની) નો ઉપયોગ કરીને એટેન્યુએટેડ ટોટલ રિફ્લેક્શન ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ (ATR-FTIR) સ્પેક્ટ્રા Bruker Vertex 80 v FTIR સ્પેક્ટ્રોમીટર (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Germany) પર હસ્તગત કરવામાં આવ્યા હતા.પ્રાયોગિક માપન માટે પૃષ્ઠભૂમિ તરીકે નમૂનાઓનો ઉપયોગ કરતા પહેલા શુદ્ધ શુષ્ક હીરાના સ્ફટિકોના સ્પેક્ટ્રાને સીધા વેક્યૂમમાં માપવામાં આવ્યા હતા.2 સેમી-1ના સ્પેક્ટ્રલ રીઝોલ્યુશન અને 32 ની સરેરાશ સંખ્યાના સ્કેનનો ઉપયોગ કરીને નમૂનાઓ વેક્યૂમમાં માપવામાં આવ્યા હતા. વેવેનમ્બર શ્રેણી 8000 થી 500 સેમી-1 સુધીની છે.OPUS પ્રોગ્રામનો ઉપયોગ કરીને સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.
2 અને 5 kV ના પ્રવેગક વોલ્ટેજ પર Zeiss તરફથી DSM 982 જેમિનીનો ઉપયોગ કરીને SEM વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.એનર્જી ડિસ્પર્સિવ એક્સ-રે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (EDX) થર્મો ફિશર સિસ્ટમ 7 નો ઉપયોગ કરીને પેલ્ટિયર કૂલ્ડ સિલિકોન ડ્રિફ્ટ ડિટેક્ટર (SSD) સાથે કરવામાં આવી હતી.
ધાતુની પ્લેટની તૈયારી 53 માં વર્ણવેલ સમાન પ્રક્રિયા અનુસાર હાથ ધરવામાં આવી હતી. પ્રથમ, પ્લેટને 50% સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં બોળી દો.15 મિનિટ.પછી તેમને લગભગ 10 સેકન્ડ માટે 1 M સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સોલ્યુશનમાં દાખલ કરવામાં આવ્યા.પછી નમૂનાઓ મોટી માત્રામાં નિસ્યંદિત પાણીથી ધોવાઇ ગયા, અને પછી નિસ્યંદિત પાણીમાં 30 મિનિટ સુધી પલાળી રાખો.પ્રારંભિક સપાટીની સારવાર પછી, નમૂનાઓ 3% સંતૃપ્ત દ્રાવણમાં ડૂબી ગયા હતા.HEC અને લક્ષ્ય મીઠું.અંતે, તેમને બહાર કાઢો અને 60 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર સૂકવો.
એનોડાઇઝિંગ પદ્ધતિ નિષ્ક્રિય ધાતુ પર કુદરતી ઓક્સાઇડ સ્તરને વધારે છે અને મજબૂત બનાવે છે.એલ્યુમિનિયમ પેનલને સલ્ફ્યુરિક એસિડથી સખત સ્થિતિમાં એનોડાઇઝ કરવામાં આવી હતી અને પછી ગરમ પાણીમાં સીલ કરવામાં આવી હતી.એનોડાઇઝિંગ 1 mol/l NaOH (600 s) સાથે પ્રારંભિક કોતરણીને અનુસરે છે અને ત્યારબાદ 1 mol/l HNO3 (60 s) માં તટસ્થીકરણ દ્વારા અનુસરવામાં આવે છે.ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન એ 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, અને 1 M MgSO4 + 7H2O નું મિશ્રણ છે.એનોડાઇઝિંગ (40 ± 1)°C, 30 mA/cm2 પર 1200 સેકન્ડ માટે હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું.સામગ્રી (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2) માં વર્ણવ્યા મુજબ વિવિધ ખારા ઉકેલોમાં સીલિંગ પ્રક્રિયા હાથ ધરવામાં આવી હતી.તેમાં સેમ્પલને 1800 સેકન્ડ માટે ઉકાળવામાં આવે છે.
કમ્પોઝીટના ઉત્પાદન માટે ત્રણ અલગ અલગ પદ્ધતિઓની તપાસ કરવામાં આવી છે: એડહેસિવ કોટિંગ, સીધી પ્રતિક્રિયા અને સપાટીની સારવાર.દરેક તાલીમ પદ્ધતિના ફાયદા અને ગેરફાયદાનું વ્યવસ્થિત વિશ્લેષણ અને ચર્ચા કરવામાં આવે છે.પરિણામોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે પ્રત્યક્ષ અવલોકન, નેનોઇમેજિંગ અને રાસાયણિક/તત્વિક વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.
મીઠાના હાઇડ્રેટની સંલગ્નતા વધારવા માટે એનોડાઇઝિંગને રૂપાંતરણ સપાટી સારવાર પદ્ધતિ તરીકે પસંદ કરવામાં આવી હતી.આ સપાટીની સારવાર એલ્યુમિના (એલ્યુમિના) નું છિદ્રાળુ માળખું એલ્યુમિનિયમની સપાટી પર સીધી બનાવે છે.પરંપરાગત રીતે, આ પદ્ધતિમાં બે તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છે: પ્રથમ તબક્કો એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડનું છિદ્રાળુ માળખું બનાવે છે, અને બીજા તબક્કામાં એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું આવરણ બને છે જે છિદ્રોને બંધ કરે છે.ગેસ તબક્કામાં પ્રવેશને અવરોધિત કર્યા વિના મીઠાને અવરોધિત કરવાની નીચેની બે પદ્ધતિઓ છે.પ્રથમમાં નાના એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઈડ (Al2O3) ટ્યુબનો ઉપયોગ કરીને શોષક સ્ફટિકોને પકડી રાખવા અને ધાતુની સપાટી પર તેની સંલગ્નતા વધારવા માટે પ્રથમ પગલામાં મેળવવામાં આવેલી હનીકોમ્બ સિસ્ટમનો સમાવેશ થાય છે.પરિણામી મધપૂડાનો વ્યાસ લગભગ 50 nm અને લંબાઈ 200 nm (ફિગ. 1a) હોય છે.અગાઉ સૂચવ્યા મુજબ, આ પોલાણ સામાન્ય રીતે બીજા પગલામાં Al2O(OH)2 બોહેમાઇટના પાતળા સ્તર સાથે બંધ કરવામાં આવે છે જે એલ્યુમિના ટ્યુબ ઉકળવાની પ્રક્રિયા દ્વારા સમર્થિત હોય છે.બીજી પદ્ધતિમાં, આ સીલિંગ પ્રક્રિયાને એવી રીતે સંશોધિત કરવામાં આવે છે કે મીઠાના સ્ફટિકો બોહેમાઇટ (Al2O(OH)) ના એકસરખા આવરણવાળા સ્તરમાં કેપ્ચર થાય છે, જેનો ઉપયોગ આ કિસ્સામાં સીલ કરવા માટે થતો નથી.બીજો તબક્કો સંબંધિત મીઠાના સંતૃપ્ત દ્રાવણમાં હાથ ધરવામાં આવે છે.વર્ણવેલ પેટર્ન 50-100 nm ની રેન્જમાં કદ ધરાવે છે અને સ્પ્લેશ ટીપાં જેવા દેખાય છે (ફિગ. 1b).સીલિંગ પ્રક્રિયાના પરિણામે મેળવેલી સપાટીમાં વધેલા સંપર્ક વિસ્તાર સાથે ઉચ્ચારણ અવકાશી માળખું હોય છે.આ સપાટીની પેટર્ન, તેમની ઘણી બોન્ડિંગ ગોઠવણીઓ સાથે, મીઠાના સ્ફટિકોને વહન કરવા અને પકડી રાખવા માટે આદર્શ છે.વર્ણવેલ બંને રચનાઓ ખરેખર છિદ્રાળુ હોય તેવું લાગે છે અને તેમાં નાના પોલાણ હોય છે જે સોલ્ટ હાઇડ્રેટને જાળવી રાખવા અને શોષકની કામગીરી દરમિયાન મીઠામાં વરાળને શોષવા માટે સારી રીતે અનુકૂળ હોય તેવું લાગે છે.જો કે, EDX નો ઉપયોગ કરીને આ સપાટીઓનું પ્રાથમિક વિશ્લેષણ બોહેમાઇટની સપાટી પર મેગ્નેશિયમ અને સલ્ફરની ટ્રેસ માત્રા શોધી શકે છે, જે એલ્યુમિના સપાટીના કિસ્સામાં શોધી શકાતી નથી.
નમૂનાના ATR-FTIR એ પુષ્ટિ કરી કે તત્વ મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ હતું (જુઓ આકૃતિ 2b).સ્પેક્ટ્રમ 610–680 અને 1080–1130 cm–1 પર લાક્ષણિક સલ્ફેટ આયન શિખરો અને 1600–1700 cm–1 અને 3200–3800 cm–1 પર લાક્ષણિક જાળી પાણીના શિખરો દર્શાવે છે (ફિગ. 2a, c જુઓ).).મેગ્નેશિયમ આયનોની હાજરી લગભગ સ્પેક્ટ્રમ 54 ને બદલતી નથી.
(a) બોહેમાઇટ કોટેડ MgSO4 એલ્યુમિનિયમ પ્લેટનું EDX, (b) બોહેમાઇટ અને MgSO4 કોટિંગ્સનું ATR-FTIR સ્પેક્ટ્રા, (c) શુદ્ધ MgSO4 નું ATR-FTIR સ્પેક્ટ્રા.
શોષણ કાર્યક્ષમતા જાળવી રાખવાની TGA દ્વારા પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી.અંજીર પર.3b આશરે ડિસોર્પ્શન પીક દર્શાવે છે.60°Cઆ શિખર શુદ્ધ મીઠાના TGA (ફિગ. 3a) માં જોવા મળેલા બે શિખરોના તાપમાનને અનુરૂપ નથી.શોષણ-ડિસોર્પ્શન ચક્રની પુનરાવર્તિતતાનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું, અને ભેજવાળા વાતાવરણમાં નમૂનાઓ મૂક્યા પછી સમાન વળાંક જોવા મળ્યો હતો (ફિગ. 3c).ડિસોર્પ્શનના બીજા તબક્કામાં જોવા મળતા તફાવતો વહેતા વાતાવરણમાં નિર્જલીકરણનું પરિણામ હોઈ શકે છે, કારણ કે આ ઘણીવાર અપૂર્ણ નિર્જલીકરણ તરફ દોરી જાય છે.આ મૂલ્યો પ્રથમ ડિવોટરિંગમાં આશરે 17.9 g/m2 અને બીજા ડિવોટરિંગમાં 10.3 g/m2 ને અનુરૂપ છે.
બોહેમાઇટ અને MgSO4 ના TGA વિશ્લેષણની સરખામણી: શુદ્ધ MgSO4 (a), મિશ્રણ (b) અને રિહાઇડ્રેશન પછી (c) નું TGA વિશ્લેષણ.
આ જ પદ્ધતિ કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ સાથે શોષક તરીકે હાથ ધરવામાં આવી હતી.પરિણામો આકૃતિ 4 માં રજૂ કરવામાં આવ્યા છે. સપાટીના વિઝ્યુઅલ નિરીક્ષણમાં મેટાલિક ગ્લોમાં નાના ફેરફારો જોવા મળ્યા.રૂંવાટી ભાગ્યે જ દેખાય છે.SEM એ સપાટી પર સમાનરૂપે વિતરિત નાના સ્ફટિકોની હાજરીની પુષ્ટિ કરી.જો કે, TGA એ 150°C થી નીચે કોઈ નિર્જલીકરણ દર્શાવ્યું નથી.આ એ હકીકતને કારણે હોઈ શકે છે કે TGA દ્વારા તપાસ માટે સબસ્ટ્રેટના કુલ સમૂહની તુલનામાં મીઠાનું પ્રમાણ ખૂબ નાનું છે.
એનોડાઇઝિંગ પદ્ધતિ દ્વારા કોપર સલ્ફેટ કોટિંગની સપાટીની સારવારના પરિણામો ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે.5. આ કિસ્સામાં, અલ ઓક્સાઇડ માળખામાં CuSO4 નો અપેક્ષિત સમાવેશ થયો નથી.તેના બદલે, છૂટક સોય જોવા મળે છે કારણ કે તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સામાન્ય પીરોજ રંગો સાથે કોપર હાઇડ્રોક્સાઇડ Cu(OH)2 માટે થાય છે.
એનોડાઇઝ્ડ સપાટીની સારવારનું પણ સ્ટ્રોન્ટીયમ ક્લોરાઇડ સાથે સંયોજનમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.પરિણામો અસમાન કવરેજ દર્શાવે છે (આકૃતિ 6a જુઓ).તે નક્કી કરવા માટે કે શું મીઠું સમગ્ર સપાટીને આવરી લે છે, એક EDX વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.ગ્રે વિસ્તારમાં એક બિંદુ માટે વળાંક (ફિગ. 6b માં બિંદુ 1) થોડું સ્ટ્રોન્ટિયમ અને ઘણું એલ્યુમિનિયમ દર્શાવે છે.આ માપેલા ઝોનમાં સ્ટ્રોન્ટિયમની ઓછી સામગ્રી સૂચવે છે, જે બદલામાં, સ્ટ્રોન્ટિયમ ક્લોરાઇડનું ઓછું કવરેજ સૂચવે છે.તેનાથી વિપરિત, સફેદ વિસ્તારોમાં સ્ટ્રોન્ટિયમનું પ્રમાણ વધુ હોય છે અને એલ્યુમિનિયમનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે (ફિગ. 6b માં પોઈન્ટ 2-6).સફેદ વિસ્તારનું EDX વિશ્લેષણ ઘાટા બિંદુઓ (અંજીર 6b માં પોઈન્ટ 2 અને 4) દર્શાવે છે, ક્લોરિન ઓછું અને સલ્ફર વધારે છે.આ સ્ટ્રોન્ટીયમ સલ્ફેટની રચના સૂચવી શકે છે.તેજસ્વી બિંદુઓ ઉચ્ચ ક્લોરિન સામગ્રી અને ઓછી સલ્ફર સામગ્રીને પ્રતિબિંબિત કરે છે (અંજીર 6b માં પોઈન્ટ 3, 5 અને 6).આ હકીકત દ્વારા સમજાવી શકાય છે કે સફેદ કોટિંગના મુખ્ય ભાગમાં અપેક્ષિત સ્ટ્રોન્ટિયમ ક્લોરાઇડનો સમાવેશ થાય છે.નમૂનાના TGA એ શુદ્ધ સ્ટ્રોન્ટીયમ ક્લોરાઇડ (ફિગ. 6c) ના લાક્ષણિક તાપમાને ટોચ સાથે વિશ્લેષણના અર્થઘટનની પુષ્ટિ કરી.તેમના નાના મૂલ્યને મેટલ સપોર્ટના સમૂહની તુલનામાં મીઠાના નાના અપૂર્ણાંક દ્વારા ન્યાયી ઠેરવી શકાય છે.પ્રયોગોમાં નિર્ધારિત ડિસોર્પ્શન માસ 150 ° સે તાપમાને શોષકના એકમ વિસ્તાર દીઠ આપવામાં આવેલ 7.3 g/m2 ની માત્રાને અનુરૂપ છે.
એલોક્સલ-સારવાર કરાયેલ ઝીંક સલ્ફેટ કોટિંગ્સનું પણ પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું.મેક્રોસ્કોપિકલી, કોટિંગ ખૂબ જ પાતળું અને એકસમાન સ્તર છે (ફિગ. 7a).જો કે, SEM એ ખાલી વિસ્તારો (ફિગ. 7b) દ્વારા વિભાજિત નાના સ્ફટિકોથી આવરી લેવામાં આવેલ સપાટી વિસ્તાર જાહેર કર્યો.કોટિંગ અને સબસ્ટ્રેટના TGA ની સરખામણી શુદ્ધ મીઠા (આકૃતિ 7c) સાથે કરવામાં આવી હતી.શુદ્ધ મીઠું 59.1°C પર એક અસમપ્રમાણ ટોચ ધરાવે છે.કોટેડ એલ્યુમિનિયમ 55.5°C અને 61.3°C પર બે નાના શિખરો દર્શાવે છે, જે ઝીંક સલ્ફેટ હાઇડ્રેટની હાજરી સૂચવે છે.પ્રયોગમાં દર્શાવેલ સામૂહિક તફાવત 150°C ના નિર્જલીકરણ તાપમાને 10.9 g/m2 ને અનુરૂપ છે.
અગાઉના એપ્લિકેશનની જેમ53, હાઇડ્રોક્સાઇથિલ સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ સોર્બન્ટ કોટિંગના સંલગ્નતા અને સ્થિરતાને સુધારવા માટે બાઈન્ડર તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો.સામગ્રીની સુસંગતતા અને શોષણ પ્રભાવ પર અસરનું મૂલ્યાંકન TGA દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું.વિશ્લેષણ કુલ સમૂહના સંબંધમાં હાથ ધરવામાં આવે છે, એટલે કે નમૂનામાં કોટિંગ સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતી મેટલ પ્લેટનો સમાવેશ થાય છે.ISO2409 સ્પષ્ટીકરણમાં નિર્ધારિત ક્રોસ નોચ ટેસ્ટના આધારે સંલગ્નતાનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે (સ્પેસિફિકેશન જાડાઈ અને પહોળાઈના આધારે નોચ અલગતા સ્પષ્ટીકરણને પૂર્ણ કરી શકતું નથી).
પેનલ્સને કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ (CaCl2) સાથે કોટિંગ (ફિગ. 8a જુઓ) અસમાન વિતરણમાં પરિણમ્યું, જે ટ્રાંસવર્સ નોચ ટેસ્ટ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા શુદ્ધ એલ્યુમિનિયમ કોટિંગમાં જોવા મળ્યું ન હતું.શુદ્ધ CaCl2 માટેના પરિણામોની તુલનામાં, TGA (ફિગ. 8b) અનુક્રમે 40 અને 20°C ના નીચા તાપમાન તરફ વળેલા બે લાક્ષણિક શિખરો દર્શાવે છે.ક્રોસ-સેક્શન પરીક્ષણ ઉદ્દેશ્ય સરખામણી માટે પરવાનગી આપતું નથી કારણ કે શુદ્ધ CaCl2 નમૂના (ફિગ. 8c માં જમણી બાજુએ નમૂના) પાવડરી અવક્ષેપ છે, જે ટોચના કણોને દૂર કરે છે.HEC પરિણામો સંતોષકારક સંલગ્નતા સાથે ખૂબ જ પાતળા અને સમાન કોટિંગ દર્શાવે છે.અંજીરમાં બતાવેલ સામૂહિક તફાવત.8b 150 °C ના તાપમાને શોષકના એકમ વિસ્તાર દીઠ 51.3 g/m2 ને અનુલક્ષે છે.
સંલગ્નતા અને એકરૂપતાના સંદર્ભમાં સકારાત્મક પરિણામો મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ (MgSO4) સાથે પણ પ્રાપ્ત થયા હતા (ફિગ. 9 જુઓ).કોટિંગની ડિસોર્પ્શન પ્રક્રિયાના પૃથ્થકરણમાં આશરે એક શિખરની હાજરી જોવા મળી હતી.60°Cઆ તાપમાન શુદ્ધ ક્ષારના નિર્જલીકરણમાં જોવા મળતા મુખ્ય ડિસોર્પ્શન સ્ટેપને અનુરૂપ છે, જે 44 °C પર બીજા પગલાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.તે હેક્સાહાઇડ્રેટથી પેન્ટાહાઇડ્રેટમાં સંક્રમણને અનુરૂપ છે અને બાઈન્ડર સાથે કોટિંગના કિસ્સામાં જોવા મળતું નથી.ક્રોસ સેક્શન પરીક્ષણો શુદ્ધ મીઠાનો ઉપયોગ કરીને બનાવેલા કોટિંગ્સની તુલનામાં સુધારેલ વિતરણ અને સંલગ્નતા દર્શાવે છે.TGA-DTC માં જોવા મળેલો સામૂહિક તફાવત 150 ° સે તાપમાને શોષકના એકમ વિસ્તાર દીઠ 18.4 g/m2 ને અનુલક્ષે છે.
સપાટીની અનિયમિતતાને લીધે, સ્ટ્રોન્ટીયમ ક્લોરાઇડ (SrCl2) ફિન્સ પર અસમાન કોટિંગ ધરાવે છે (ફિગ. 10a).જો કે, ટ્રાંસવર્સ નોચ ટેસ્ટના પરિણામો નોંધપાત્ર રીતે સુધારેલ સંલગ્નતા (ફિગ. 10c) સાથે સમાન વિતરણ દર્શાવે છે.TGA વિશ્લેષણ વજનમાં ખૂબ જ નાનો તફાવત દર્શાવે છે, જે મેટલ સબસ્ટ્રેટની તુલનામાં નીચા મીઠાની સામગ્રીને કારણે હોવો જોઈએ.જો કે, વળાંક પરનાં પગલાં નિર્જલીકરણ પ્રક્રિયાની હાજરી દર્શાવે છે, જો કે શુદ્ધ મીઠું દર્શાવતી વખતે તેની ટોચ મેળવેલા તાપમાન સાથે સંકળાયેલી હોય છે.અંજીરમાં 110°C અને 70.2°C પર શિખરો જોવા મળે છે.શુદ્ધ મીઠાનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે 10b પણ મળી આવ્યા હતા.જો કે, 50°C પર શુદ્ધ મીઠામાં જોવા મળેલ મુખ્ય નિર્જલીકરણ પગલું બાઈન્ડરનો ઉપયોગ કરીને વળાંકોમાં પ્રતિબિંબિત થયું ન હતું.તેનાથી વિપરીત, બાઈન્ડર મિશ્રણે 20.2°C અને 94.1°C પર બે શિખરો દર્શાવ્યા હતા, જે શુદ્ધ મીઠા માટે માપવામાં આવ્યા ન હતા (ફિગ. 10b).150 °C ના તાપમાને, અવલોકન કરેલ સમૂહ તફાવત શોષકના એકમ વિસ્તાર દીઠ 7.2 g/m2 ને અનુરૂપ છે.
HEC અને ઝીંક સલ્ફેટ (ZnSO4) ના સંયોજને સ્વીકાર્ય પરિણામો આપ્યા નથી (આકૃતિ 11).કોટેડ ધાતુના TGA પૃથ્થકરણમાં કોઈ નિર્જલીકરણ પ્રક્રિયાઓ જોવા મળી નથી.જોકે કોટિંગનું વિતરણ અને સંલગ્નતામાં સુધારો થયો છે, તેના ગુણધર્મો હજુ પણ શ્રેષ્ઠથી દૂર છે.
ધાતુના તંતુઓને પાતળા અને સમાન સ્તર સાથે કોટ કરવાની સૌથી સરળ રીત છે ભીનું ગર્ભાધાન (ફિગ. 12a), જેમાં લક્ષ્ય મીઠું તૈયાર કરવું અને જલીય દ્રાવણ વડે ધાતુના તંતુઓનું ગર્ભાધાન શામેલ છે.
ભીની ગર્ભાધાનની તૈયારી કરતી વખતે, બે મુખ્ય સમસ્યાઓનો સામનો કરવો પડે છે.એક તરફ, ખારા દ્રાવણનું સપાટીનું તાણ છિદ્રાળુ બંધારણમાં પ્રવાહીના યોગ્ય સમાવેશને અટકાવે છે.બાહ્ય સપાટી પર સ્ફટિકીકરણ (ફિગ. 12d) અને બંધારણની અંદર ફસાયેલા હવાના પરપોટા (ફિગ. 12c) માત્ર સપાટીના તણાવને ઘટાડીને અને નિસ્યંદિત પાણીથી નમૂનાને પૂર્વ-ભીના કરીને ઘટાડી શકાય છે.સ્ટ્રક્ચરની અંદર હવાને બહાર કાઢીને અથવા તેમાં સોલ્યુશન ફ્લો બનાવીને નમૂનામાં બળજબરીથી વિસર્જન કરવું એ સ્ટ્રક્ચરને સંપૂર્ણ ભરવાની ખાતરી કરવા માટે અન્ય અસરકારક રીતો છે.
તૈયારી દરમિયાન આવી બીજી સમસ્યા એ મીઠાના ભાગમાંથી ફિલ્મને દૂર કરવાની હતી (ફિગ. 12b જુઓ).આ ઘટના વિસર્જન સપાટી પર શુષ્ક કોટિંગની રચના દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે સંવર્ધક રીતે ઉત્તેજિત સૂકવણીને અટકાવે છે અને પ્રસરણ ઉત્તેજિત પ્રક્રિયા શરૂ કરે છે.બીજી પદ્ધતિ પ્રથમ કરતાં ઘણી ધીમી છે.પરિણામે, વાજબી સૂકવવાના સમય માટે ઉચ્ચ તાપમાન જરૂરી છે, જે નમૂનાની અંદર પરપોટા બનવાનું જોખમ વધારે છે.આ સમસ્યા એકાગ્રતા પરિવર્તન (બાષ્પીભવન) પર નહીં, પરંતુ તાપમાનમાં ફેરફાર પર આધારિત સ્ફટિકીકરણની વૈકલ્પિક પદ્ધતિ રજૂ કરીને હલ કરવામાં આવે છે (જેમ કે Fig. 13 માં MgSO4 સાથેના ઉદાહરણ તરીકે).
MgSO4 નો ઉપયોગ કરીને ઘન અને પ્રવાહી તબક્કાઓના ઠંડક અને વિભાજન દરમિયાન સ્ફટિકીકરણ પ્રક્રિયાની યોજનાકીય રજૂઆત.
આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સેચ્યુરેટેડ સોલ્ટ સોલ્યુશન ઓરડાના તાપમાને (HT) અથવા તેનાથી ઉપર તૈયાર કરી શકાય છે.પ્રથમ કિસ્સામાં, ઓરડાના તાપમાને નીચે તાપમાન ઘટાડીને સ્ફટિકીકરણની ફરજ પડી હતી.બીજા કિસ્સામાં, જ્યારે નમૂનાને ઓરડાના તાપમાને (RT) ઠંડુ કરવામાં આવ્યું ત્યારે સ્ફટિકીકરણ થયું.પરિણામ એ સ્ફટિકો (B) અને ઓગળેલા (A) નું મિશ્રણ છે, જેનો પ્રવાહી ભાગ સંકુચિત હવા દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.આ અભિગમ માત્ર આ હાઇડ્રેટ્સ પર ફિલ્મની રચનાને ટાળે છે, પરંતુ અન્ય સંયોજનોની તૈયારી માટે જરૂરી સમય પણ ઘટાડે છે.જો કે, સંકુચિત હવા દ્વારા પ્રવાહીને દૂર કરવાથી મીઠાના વધારાના સ્ફટિકીકરણ તરફ દોરી જાય છે, જેના પરિણામે ગાઢ આવરણ થાય છે.
ધાતુની સપાટીને કોટ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી બીજી પદ્ધતિમાં રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા લક્ષ્ય ક્ષારનું સીધું ઉત્પાદન સામેલ છે.ફિન્સ અને ટ્યુબની ધાતુની સપાટી પર એસિડની પ્રતિક્રિયા દ્વારા બનેલા કોટેડ હીટ એક્સ્ચેન્જર્સના ઘણા ફાયદા છે, જેમ કે અમારા અગાઉના અભ્યાસમાં નોંધવામાં આવ્યું છે.ફાઇબર પર આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન વાયુઓના નિર્માણને કારણે ખૂબ જ નબળા પરિણામો તરફ દોરી ગયો.હાઇડ્રોજન ગેસના પરપોટાનું દબાણ પ્રોબની અંદર બને છે અને ઉત્પાદન બહાર કાઢવામાં આવે ત્યારે તે બદલાઈ જાય છે (ફિગ. 14a).
કોટિંગની જાડાઈ અને વિતરણને વધુ સારી રીતે નિયંત્રિત કરવા માટે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દ્વારા કોટિંગમાં ફેરફાર કરવામાં આવ્યો છે.આ પદ્ધતિમાં નમૂનામાંથી એસિડ મિસ્ટ સ્ટ્રીમ પસાર કરવાનો સમાવેશ થાય છે (આકૃતિ 14b).આ સબસ્ટ્રેટ મેટલ સાથે પ્રતિક્રિયા દ્વારા એક સમાન કોટિંગમાં પરિણમશે તેવી અપેક્ષા છે.પરિણામો સંતોષકારક હતા, પરંતુ અસરકારક પદ્ધતિ (ફિગ. 14c) ગણવા માટે પ્રક્રિયા ખૂબ ધીમી હતી.સ્થાનિક હીટિંગ દ્વારા ટૂંકા પ્રતિક્રિયા સમય પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.
ઉપરોક્ત પદ્ધતિઓના ગેરફાયદાને દૂર કરવા માટે, એડહેસિવ્સના ઉપયોગ પર આધારિત કોટિંગ પદ્ધતિનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે.અગાઉના વિભાગમાં પ્રસ્તુત પરિણામોના આધારે HEC ની પસંદગી કરવામાં આવી હતી.બધા નમૂનાઓ 3% wt પર તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.બાઈન્ડર મીઠું સાથે મિશ્રિત છે.તંતુઓ પાંસળી માટે સમાન પ્રક્રિયા અનુસાર પ્રીટ્રીટેડ હતા, એટલે કે 50% વોલ્યુમમાં પલાળીને.15 મિનિટની અંદર.સલ્ફ્યુરિક એસિડ, પછી સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં 20 સેકન્ડ માટે પલાળીને, નિસ્યંદિત પાણીમાં ધોવાઇ અને અંતે 30 મિનિટ માટે નિસ્યંદિત પાણીમાં પલાળવામાં આવે છે.આ કિસ્સામાં, ગર્ભાધાન પહેલાં એક વધારાનું પગલું ઉમેરવામાં આવ્યું હતું.નમૂનાને પાતળું લક્ષ્ય મીઠાના દ્રાવણમાં સંક્ષિપ્તમાં નિમજ્જન કરો અને આશરે 60 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાને સૂકવો.પ્રક્રિયા મેટલની સપાટીને સંશોધિત કરવા માટે રચાયેલ છે, ન્યુક્લિએશન સાઇટ્સ બનાવે છે જે અંતિમ તબક્કામાં કોટિંગના વિતરણમાં સુધારો કરે છે.તંતુમય માળખું એક બાજુ ધરાવે છે જ્યાં તંતુઓ પાતળા અને ચુસ્ત રીતે ભરેલા હોય છે, અને વિરુદ્ધ બાજુ જ્યાં તંતુઓ જાડા અને ઓછા વિતરિત હોય છે.આ 52 ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓનું પરિણામ છે.
કેલ્શિયમ ક્લોરાઇડ (CaCl2) માટેના પરિણામો કોષ્ટક 1 માં ચિત્રો સાથે સારાંશ અને સચિત્ર છે. ઇનોક્યુલેશન પછી સારું કવરેજ.સપાટી પર કોઈ દૃશ્યમાન સ્ફટિકો વિનાની સેર પણ ધાતુના પ્રતિબિંબને ઘટાડે છે, જે પૂર્ણાહુતિમાં ફેરફાર સૂચવે છે.જો કે, નમૂનાઓને CaCl2 અને HEC ના જલીય મિશ્રણથી ગર્ભિત કર્યા પછી અને લગભગ 60°C ના તાપમાને સૂકવવામાં આવ્યા પછી, કોટિંગ્સ સ્ટ્રક્ચર્સના આંતરછેદ પર કેન્દ્રિત કરવામાં આવ્યા હતા.આ સોલ્યુશનની સપાટીના તણાવને કારણે થતી અસર છે.પલાળ્યા પછી, પ્રવાહી તેના સપાટીના તણાવને કારણે નમૂનાની અંદર રહે છે.મૂળભૂત રીતે તે રચનાઓના આંતરછેદ પર થાય છે.નમૂનાની શ્રેષ્ઠ બાજુમાં મીઠાથી ભરેલા કેટલાક છિદ્રો છે.કોટિંગ પછી વજનમાં 0.06 g/cm3 નો વધારો થયો.
મેગ્નેશિયમ સલ્ફેટ (MgSO4) સાથે કોટિંગથી યુનિટ વોલ્યુમ દીઠ વધુ મીઠું ઉત્પન્ન થયું (કોષ્ટક 2).આ કિસ્સામાં, માપેલ વધારો 0.09 g/cm3 છે.સીડીંગ પ્રક્રિયાના પરિણામે વ્યાપક નમૂનાના કવરેજ થયા.કોટિંગ પ્રક્રિયા પછી, મીઠું નમૂનાની પાતળી બાજુના મોટા વિસ્તારોને અવરોધે છે.વધુમાં, મેટના કેટલાક વિસ્તારો અવરોધિત છે, પરંતુ કેટલાક છિદ્રાળુતા જાળવી રાખવામાં આવે છે.આ કિસ્સામાં, રચનાઓના આંતરછેદ પર મીઠાની રચના સરળતાથી જોવા મળે છે, જે પુષ્ટિ કરે છે કે કોટિંગ પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે પ્રવાહીની સપાટીના તણાવને કારણે છે, અને મીઠું અને મેટલ સબસ્ટ્રેટ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે નથી.
સ્ટ્રોન્ટીયમ ક્લોરાઇડ (SrCl2) અને HEC ના સંયોજન માટેના પરિણામો અગાઉના ઉદાહરણો (કોષ્ટક 3) જેવા સમાન ગુણધર્મો દર્શાવે છે.આ કિસ્સામાં, નમૂનાની પાતળી બાજુ લગભગ સંપૂર્ણપણે આવરી લેવામાં આવે છે.નમૂનામાંથી વરાળ છોડવાના પરિણામે સૂકવણી દરમિયાન રચાયેલી, ફક્ત વ્યક્તિગત છિદ્રો જ દેખાય છે.મેટ બાજુ પર જોવામાં આવેલ પેટર્ન અગાઉના કેસ સાથે ખૂબ જ સમાન છે, વિસ્તાર મીઠું સાથે અવરોધિત છે અને રેસા સંપૂર્ણપણે આવરી લેવામાં આવતા નથી.
હીટ એક્સ્ચેન્જરની થર્મલ કામગીરી પર તંતુમય રચનાની સકારાત્મક અસરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, કોટેડ તંતુમય બંધારણની અસરકારક થર્મલ વાહકતા નક્કી કરવામાં આવી હતી અને શુદ્ધ કોટિંગ સામગ્રી સાથે તેની તુલના કરવામાં આવી હતી.થર્મલ વાહકતા ASTM D 5470-2017 અનુસાર આકૃતિ 15a માં બતાવેલ ફ્લેટ પેનલ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને જાણીતી થર્મલ વાહકતા સાથે સંદર્ભ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવી હતી.અન્ય ક્ષણિક માપન પદ્ધતિઓની તુલનામાં, વર્તમાન અભ્યાસમાં ઉપયોગમાં લેવાતી છિદ્રાળુ સામગ્રી માટે આ સિદ્ધાંત ફાયદાકારક છે, કારણ કે માપન સ્થિર સ્થિતિમાં અને પૂરતા નમૂનાના કદ સાથે કરવામાં આવે છે (આધાર વિસ્તાર 30 × 30 mm2, ઊંચાઈ આશરે 15 mm).શુદ્ધ કોટિંગ સામગ્રી (સંદર્ભ) અને કોટેડ ફાઇબર સ્ટ્રક્ચરના નમૂનાઓ એનિસોટ્રોપિક થર્મલ વાહકતાની અસરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે ફાઇબરની દિશામાં અને ફાઇબરની દિશામાં લંબરૂપ માપ માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.નમુનાઓની તૈયારીને કારણે સપાટીની ખરબચડીની અસરને ઘટાડવા માટે નમુનાઓને સપાટી (P320 ગ્રિટ) પર ગ્રાઉન્ડ કરવામાં આવ્યા હતા, જે નમૂનાની અંદરની રચનાને પ્રતિબિંબિત કરતા નથી.