Advanced Two-Dimensional/Zero-Dimensional Carbon Composite Nanofluids for Enhanced Optical and Photothermal Performance in Direct Absorption Solar Collectors
Source abstract
Abstract
Nanofluid is an ideal working fluid for direct absorption solar collectors (DASCs) and a promising technology for solar energy harvesting. An advanced composite of reduced graphene oxide (rGO) nanosheets and nitrogen-doped carbon quantum dots (N-CQD) was prepared by using a hydrothermal technique. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis confirmed the presence of N-CQD on the surface of rGO, resulting in the formation of a rGO/N-CQD composite. Additionally, transmission electron microscopy (TEM) analysis verified the uniform distribution of N-CQD on rGO nanosheets. Physicochemical property investigations reveal that the rGO/N-CQD 60/40 nanofluid exhibits the highest thermal conductivity (TC) with proper stability. An artificial neural network (ANN) was developed to estimate the TC of the rGO/N-CQD 60/40 nanofluid using temperature and concentration as inputs. The model accurately predicted the TC, achieving a coefficient of determination ( R 2 ) of 0.9974. The composite of rGO/N-CQD 60/40 greatly enhances optical absorption compared to GO and N-CQD. The rGO/N-CQD 60/40 nanofluid, which achieves 82.64% photothermal conversion efficiency (η) at 1 Sun (1000(W/m 2 )) irradiation, has high potential as a working fluid for DASCs. The study examined how different solar radiation intensities affect photothermal conversion, showing η values of 82.64, 66.73, and 51.11% for the rGO/N-CQD 60/40 nanofluid at 1, 2, and 3 sun, respectively.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Solar Thermal and Photovoltaic Systems · Solar-Powered Water Purification Methods · Nanofluid Flow and Heat Transfer
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Sonochemical Research Center, Department of Chemistry
Ferdowsi University of Mashhad
Environmental Chemistry Research Center, Department of Chemistry
Funding
Ferdowsi University of Mashhad
References (75)
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