Η επίδραση περιστροφικού πεδίου στην εναποθήκευση ατμών και αερίων σε νανοπορώδη υλικά
Creators: name: Kosheleva, Ramonna I.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Προσρόφηση αερίων
Θερμοδυναμική ανάλυση
Περιστροφικό πεδίο
Μικρογωνιακή σκέδαση ακτίνων-Χ
Κινητική προσρόφησης
Gas adsorption
Thermodynamic analysis
Rotational field
Small angle X-ray scattering
Adsorption kinetics

description: Η παγκόσμια κλιματική αλλαγή, μια από τις μεγαλύτερες περιβαλλοντικές προκλήσεις, προκαλείται κυρίως από την αύξηση των αερίων του θερμοκηπίου, με το CO2 να αποτελεί το κύριο υπαίτιο. Οι συγκεντρώσεις CO2 φτάνουν πλέον τα 423 ppm, αυξημένες κατά 30% από την προβιομηχανική περίοδο, με κύριες πηγές τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες και τη χρήση ορυκτών καυσίμων. Η αναζήτηση βιώσιμων λύσεων περιλαμβάνει την αποθήκευση CO2 και H2 σε νανοπορώδη υλικά, που προσφέρουν μεγιστοποίηση όγκου, ασφάλεια μεταφοράς και ευελιξία. Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται στη δέσμευση CO2 από την ατμόσφαιρα και την πηγή παραγωγής του, ενώ η αποθήκευση H2 κρίνεται απαραίτητη για την αυτοκίνηση. Η έρευνα επικεντρώνεται στη σύνθεση υλικών με μεγάλη επιφάνεια και υψηλή προσροφητική ικανότητα, ενώ αντιμετωπίζει προκλήσεις όπως η ταχεία φόρτιση και η ελεγχόμενη αποδέσμευση. Η παρούσα διατριβή διερευνά την επίδραση της περιστροφής στην προσρόφηση CO2 και H2, χρησιμοποιώντας ενεργούς άνθρακες και ειδικές πειραματικές διατάξεις. Τα πειράματα έδειξαν ότι η περιστροφή αυξάνει την προσροφημένη ποσότητα CO2 έως 30% με μία περιστροφή και έως 100% με πολλαπλές. Στην κινητική προσρόφησης, η περιστροφή επιτάχυνε τη διαδικασία κατά 4 φορές για H2 και έως 7,21 φορές για CO2, ενώ ανέδειξε μηχανισμούς όπως η αύξηση μορίων στους πόρους, η δευτερογενής διάχυση και η δημιουργία νέων ενεργών θέσεων. Η μελέτη έδειξε ότι η περιστροφή επηρεάζει την ισορροπία πίεσης και θερμοκρασίας, αναδεικνύοντας τη σημασία παραγόντων όπως η γεωμετρία του δοχείου και η φύση του υλικού, προτείνοντας περαιτέρω έρευνα για τη βελτιστοποίηση των διαδικασιών.
description: Global climate change, one of the greatest environmental challenges, is mainly caused by the increase in greenhouse gases, with CO2 being the main culprit. CO2 concentrations are now at 423 ppm, up 30% since the pre-industrial period, with anthropogenic activities and fossil fuel use being the main sources. The search for sustainable solutions includes the storage of CO2 and H2 in nanoporous materials that offer volume maximisation, transport safety and flexibility. This method is applied to CO2 capture from the atmosphere and its source of production, while H2 storage is considered essential for automotive applications. Research focuses on the synthesis of materials with high surface area and high adsorption capacity, while addressing challenges such as rapid charging and controlled release. This thesis investigates the effect of rotation on CO2 and H2 adsorption using activated carbons and specific experimental setups. The experiments showed that rotation increases the adsorbed CO2 up to 30% with a single rotation and up to 100% with multiple rotations. In adsorption kinetics, rotation accelerated the process by a factor of 4 for H2 and up to 7.21 times for CO2, and highlighted mechanisms such as molecule growth in pores, secondary diffusion and the creation of new active sites. The study showed that rotation affects the pressure and temperature balance, highlighting the importance of factors such as vessel geometry and material nature, suggesting further research to optimise the processes.