الفهرس 
Chapter 1Only 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 166 |  |  |
| | | from | 166 | | |
Abstract
الطاقة الشمسية هي مصدر وفير ونظيف للطاقة ؛ ومع ذلك، فإن طبيعتها المتقطعة تتطلب حلولاً فعالة لتخزين الطاقة. ظهرت كتل التخزين الخرسانية كتقنية واعدة لتخزين الطاقة الشمسية لاستخدامها لاحقًا خلال فترات انخفاض ضوء الشمس أو عدم وجوده، مثل الليل أو أثناء التغيرات الموسمية. الهدف الرئيسي من هذه الأطروحة هو استكشاف جدوى استخدام مواد النفايات في إنتاج الخرسانة الجيوبوليمرية (GC) لكتلة تخزين خرسانية مصممة لتخزين الطاقة المولدة من الطاقة الشمسية عند درجة حرارة 500 درجة مئوية. تتكون الأطروحة من ثلاثة أجزاء. يركز القسم الأول من الأطروحة على دراسة سلوك GC في درجة حرارة الغرفة. الهدف الأساسي هو إنشاء مادة رابطة تعتمد على الكاتويت (KT) باستخدام مسحوق نفايات الدولوميت المعاد تدويره (DW)، وهو نهج غير مستكشف. لتصنيع المادة الرابطة، أقوم بدمج DW مع محلول ألومينات الصوديوم (NaAlO2) وتركه يجف في الهواء. تتناول الدراسة أيضًا تأثيرات دمج نفايات البيرلايت (PW) ومسحوق النفايات الخرسانية (CW) في النظام المنشط بالقلويات لفهم كيفية تأثير مصادر السيليكات المختلفة على أداء الرابط المعتمد على KT. وبعد 28 يومًا، تظهر المواد الصلبة الناتجة قوة ضغط تتراوح من 5 ميجا باسكال إلى 50 ميجا باسكال. تتكون هذه المواد بشكل أساسي من الكاتويت Ca3Al2(OH)12، إلى جانب بيرسونيت Na2CO3•CaCO3•2H2O، ثرموناتريت Na2CO3•H2O، وهيدروكسيد الألومنيوم Al(OH)3 مراحل. يكشف التحليل الطيفي مشتت الطاقة (EDS) عن كمية صغيرة من Mg2+ في مرحلة الكاتويت، مما يشير إلى أن القلوية وفرق نصف القطر الذري بين Ca2+ وMg2+ يلعبان أدوارًا حاسمة. يؤدي ضبط محتوى النفايات الخرسانية (CW) داخل النظام الأسمنتي بين 10 إلى 50% بالوزن إلى تعزيز قوة الضغط وتقليل حجم المسام وتقليل انكماش الجفاف لخليط NaAlO2-DW. على العكس من ذلك، تظهر نفايات البيرلايت (PW) اتجاهًا معاكسًا، على الرغم من عدم وجود شكل عالي. تعزو الدراسة انخفاض مقاومة الماء للمادة الرابطة المحضرة إلى وجود ثيرموناتريت عالي الذوبان في الماء، والذي ينتج عن تفاعل التبادل الكاتيوني. تركز المرحلة اللاحقة من الأطروحة على فحص سلوك GC عند تعرضها لدرجات حرارة مرتفعة تصل إلى 500 درجة مئوية. الهدف الرئيسي هو تقييم المزايا المحتملة لدمج الميتاكاولين (MK) كبديل جزئي للرماد المتطاير (FA) في مزيج الجيوبوليمر لتعزيز قدرته على تحمل مستويات عالية من الحرارة. يتم اختيار ميتاكاولينات مختلفة بمحتويات مختلفة من الألومينا كبدائل جزئية (بنسبة 5 و20% بالوزن) للرماد المتطاير. ولتقييم مدى ملاءمتها لتخزين الطاقة الحرارية ذات درجات الحرارة العالية، أقوم بإجراء تحليلات فيزيائية وبنيوية مجهرية قبل وبعد التعرض لدرجات حرارة تصل إلى 500 درجة مئوية. تظهر بعض الميتاكاولينات كثافة تعبئة أقل، مما يؤثر سلبًا على قابلية التشغيل ويزيد من الطلب على المياه في المعاجين. ومع ارتفاع درجة الحرارة إلى أقل من 500 درجة مئوية، تضعف الخواص الميكانيكية للجيوبوليمر. ومع ذلك، فإن وجود محتوى عالي من الألومينا في بعض الميتاكاولينات يساعد على تخفيف فقدان القوة. إن استخدام جرعة أعلى من الميتاكاولين يثبت فعاليته في منع تدهور القوة الناجم عن الجفاف وإزالة الهيدروكسيل. علاوة على ذلك، فإن الميتاكاولينات ذات النعومة الأكبر والمحتوى الأعلى من الألومينا تُظهر إمكانات كبيرة في تعزيز مقاومة الحرارة للبوليمرات الجيولوجية القائمة على الرماد المتطاير، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة. وتركز المرحلة الثالثة من الرسالة على دراسة سلوك GC بعد تعرضها لدرجات حرارة عالية تصل إلى 1200 درجة مئوية. أقوم باستكشاف الفوائد المحتملة لدمج الصخور النارية الأنديسايت (AIR) لتعزيز أداء الخبث متناهية الصغر المنشط بالقلويات (AAS) وتطبيقه في إنتاج المواد المقاومة للحرارة. من خلال تضمين 10% بالوزن من الهواء، لاحظت تحسنًا في أداء AAS المعالج بالرطوبة، وذلك بفضل تأثير الملء/التنوي. ومع ذلك، مع زيادة نسبة الهواء بشكل أكبر، لتصل إلى 90% بالوزن، يتأثر الأداء الفيزيائي والميكانيكي لـ AAS سلبًا. ويعزى هذا التدهور إلى انخفاض تفاعل الهواء في عملية التنشيط القلوي. على الرغم من ذلك، فإن زيادة محتوى الهواء أثبتت أنها مفيدة لتعزيز تحمل AAS لدرجات الحرارة المرتفعة، التي تصل إلى 1200 درجة مئوية. يعمل الهواء كمجموع صغير داخل النظام المنشط، مما يقلل من انكماش AAS عند درجات حرارة أقل من 1000 درجة مئوية. مع ارتفاع درجات الحرارة، تتحول هذه المجاميع الدقيقة غير المتفاعلة إلى ذوبان غير متبلور ومعادن بيروكسين مستقرة حرارياً، مما يعزز من انضغاط البنية المجهرية. ونتيجة لذلك، تزداد قوة ضغط المادة، ويقل انكماش الحجم، خاصة عندما يتجاوز محتوى الهواء 50% بالوزن. يشير هذا إلى أن النسب المئوية الأعلى للهواء تؤدي إلى أداء أفضل من حيث مقاومة درجات الحرارة العالية للجيوبوليمر. بشكل عام، تبحث الأطروحة في العوامل الحاسمة التي تؤثر على المقاومة الحرارية للمواد المنشطة بالقلويات (AAMs)، بما في ذلك AAFA وAAS وAAMK. إنه يكشف عن المقاومة الحرارية الفائقة لـ AAFA بسبب قابليتها للتلبيد وبنيتها المسامية الدقيقة، بينما يعزز زجاج النفايات الاستقرار الحراري. تتفوق الملاط والخرسانة المنشط بالقلويات على المعجون، كما أن الميكروسيليكا مفيدة، حيث أن محتوى الكالسيوم يخفف من التغيرات الناجمة عن درجات الحرارة. المواد الغنية بالحديد تظهر سلوكًا متنوعًا. إن تحويل نفايات الدولوميت إلى مادة رابطة قائمة على الكاتويت يبدو واعدًا، خاصة مع النفايات الخرسانية. في معاجين الجيوبوليمر FA-MK، تعمل زيادة محتوى MK على تحسين قوة الضغط، مع تفوق MK9 في درجات الحرارة العالية. تضعف البوليمرات الجيولوجية في البداية عند درجة حرارة 500 درجة مئوية ولكنها تتعافى بسبب البلمرة الجيولوجية وتكوين النيفيلين. يؤدي دمج الهواء في AAS إلى تعزيز المقاومة الحرارية ولكنه يؤثر على القوة عند المستويات الأعلى، بوزن 70 واط. يوصى باستخدام الهواء بنسبة %. يقدم هذا البحث رؤى حول تصميم AAMs لتحقيق أداء حراري فائق باستخدام تركيبات ومواد مضافة متنوعة.