Facile synthesis of graphite- and graphene-based hybrid additives by silanization and effects of these additives on the thermal conductivity of cementitious grouts used in shallow geothermal systems

Sondaj deliklerinin ve boruların etrafında saran dolgu malzemesini, sığ jeotermal sistemlerin verimliliğinin artırılması için önemli bir olgu olarak kabul edilmiştir. Özellikle, sondaj deliği ve yer arasında ki geçişte ısının sıcaklık farkı olmaksızın korunması, yüksek ısı iletkenliğine sahip harç bileşiminin formüle edilmesi ile sağlanmaktadır. Bu tezin asıl amacı, hibrit silika-karbon katkı maddeleri geliştirerek harcın ısıl iletkenliğini artırmak ve böylece ısı iletiminin etkinliğini artırmak ve işlem görmüş hibrit katkı maddelerinin harç karışımında birikmesini/ çökmesini önlemektir. Atık lastikten üretilmiş grafen, genişletilmiş grafit ve pirinç kabuğu külü olmak üzere üç ana malzeme, silan bağlama maddeleri kullanılarak ve harç kompozitlerinde silika parçacıklarıyla kimyasal köprüler inşa edilerek hibritlendi. Bu işlevselleştirme, karbon malzemelerin dağılımını ve çözünürlüğünü arttırmak ve su talebi ile ısıl iletkenlik arasında yakın bir ilişki olduğundan, harç karıştırma sırasında su alımını ayarlamak için sağlanmıştır. Harç karışımlarının formülasyon geliştirme ile ilgili optimizasyon çalışmasına göre, grafen bazlı hibrit katkı maddesi miktarı ağırlıkça% 3'ten% 5'e yükseldikçe, su alımı 660'dan 725 g'a çıkarak ısıl iletkenliğin% 20.6 oranında azalmasına neden oldu. Ayrıca, 2,373 W/mK termal iletkenliğe sahip referans harca kıyasla 2,656 W / mK ile en yüksek ısıl iletkenlik, ağırlıkça % 5 genişletilmiş grafit bazlı hibrit katkı maddesi eklenerek elde edilmiştir. Sonuç olarak, bu çalışma, jeotermal ısı değişim kuyularının derzlerinde kullanılmak üzere saf ve geri dönüştürülmüş kaynaklardan üretilen hibrit katkı maddelerinin dikkat çekici potansiyelini göstermektedir. Sürekli artan enerji talebi ve küresel kirlilik ile yenilenebilir enerji kaynakları ön plana çıktığı için bu araştırma daha fark edilebilir olacaktır.