فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مسأله و اهداف: امروزه تلاش فزاینده‌ای برای یافتن و استفاده از سوخت‌های با منشأ زیست‌توده به‌عنوان منابع انرژی تجدیدپذیر با هدف جایگزینی سوخت‌های فسیلی معمول وجود دارد. ‌زغال زیستی ماده‌ای متخلخل، بسیار ناهمگن و غنی از کربن است که توسط پیرولیز زیست‌توده در شرایط محیطی فاقد اکسیژن و یا با اکسیژن محدود تولید می‌شود. پیرولیز، اصلی‌ترین روش تبدیل گرمایی-مکانیکی غیرهوازی مورد استفاده برای تبدیل زیست‌توده به سوخت مایع، گازها و زغال می‌باشد. پیرولیز زیست‌توده در شرایط متفاوتی به لحاظ دما، سرعت گرمادهی و زمان‌های ماندگاری انجام می‌شود. این شرایط باعث ایجاد تنوع گسترده در بازده و ویژگی‌های زغال زیستی تولید شده می‌شود. شرایط پیرولیز، حتی در صورت استفاده از ماده یکسان، موجب ایجاد زغال زیستی با ویژگی‌های متفاوتی می-شود که نوع مصرف و کاربرد متفاوتی دارند. از جمله کاربردهای اخیر برای این ماده به‌کارگیری آن به‌عنوان ماده الکترود در ابرخازن‌ها با هدف ذخیره انرژی می‌باشد. رسانایی الکتریکی ماده الکترود فاکتور بسیار مهمی برای کارایی این ابزار است. در این پژوهش به بررسی ارتباط بین هرسونایکسانی ساختاری چوب نوئل و دمای پیرولیز بر مقاومت الکتریکی الکترودهای کربنی مشتق شده از آن پرداخته شد.مواد و روش‌ها: از بخش‌های بدون عیب و گره چوب نوئل، نمونه‌های شعاعی و مماسی به‌طور جداگانه تهیه شد. برای بررسی اثر دمای پیرولیز روی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی زغال زیستی، نمونه‌های شعاعی و مماسی چوب نوئل در سه دمای متفاوت 700، 800 و 900 درجه سانتی‌گراد پیرولیز شدند. از روش پراب 4 نقطه برای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی استفاده شد. از طیف‌سنجی رامان (Raman) برای بررسی درجه گرافیتی شدن و از آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) برای بررسی اثر دمای پیرولیز بر درجه بلورینگی نمونه-های زغال زیستی حاصل از چوب نوئل استفاده شد. بررسی شیمی سطح و گروه‌های عاملی نمونه‌ها توسط طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون‌قرمز (FTIR) انجام شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که دمای پیرولیز بر بازده و تخلخل زغال زیستی تهیه‌شده، اثر معنی‌دار منفی و بر دانسیته آن اثر معنی‌دار مثبت داشت. همچنین نوع برش اثر معنی‌داری بر بازده و دانسیته زغال نداشت. با توجه به نتایج، همکشیدگی در سه جهت از الگویی مشابه چوب تبعیت نمود. در هر سه دما بیشترین و کمترین همکشیدگی به ترتیب مربوط به نمونه‌های مماسی و محوری بود. همچنین نتایج تصاویر SEM از سطح مقطع عرضی نمونه‌های تولیدشده زغال نوئل نشان داد که ویژگی‌های آناتومیکی چوب در زغال حاصله حفظ شده است. نتایج آزمون رامان نشان‌دهنده گرافیتی شدن بیشتر با افزایش دمای پیرولیز بود که این امر به کاهش مقاومت الکتریکی یا به عبارتی افزایش رسانایی الکتریکی منجر شد. در مورد هر دو نوع نمونه شعاعی و مماسی، با افزایش دما مقاومت الکتریکی به‌طور معنی‌داری (0.05> p) کاهش یافت. بیشترین مقادیر مقاومت الکتریکی (46/5 Ω) مربوط به جهت مماس با دوایر زغال حاصل از نمونه مماسی در دمای 700 درجه سانتی‌گراد و کمترین آن (05/0 Ω) مربوط به جهت عمود بر دوایر زغال حاصل از نمونه شعاعی در دمای 900 درجه سانتی‌گراد بود.نتیجه‌گیری: به‌طورکلی، افزایش دمای پیرولیز و گرافیتی شدن بیشتر چوب موجب کاهش مقاومت الکتریکی زغال آن شد. همچنین، هرسونایکسانی چوب، در دماهای بالاتر از 700 درجه سانتی‌گراد اثر معنی‌داری بر مقاومت الکتریکی زغال حاصل از آن نداشت.