Κατάλογος Εκδηλώσεων

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Νικολάου Ψυχογιού

με θέμα

Ηλεκτρικός χαρακτηρισμός τσιμεντοκονιαμάτων με προσθήκη ζεόλιθων για εφαρμογές αισθητήρων και αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας

Electrical Characterization of Cement Mortars with the Addition of Zeolites for Sensors and Electric Energy Storage Applications

Εξεταστική Επιτροπή

Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης (επιβλέπων)
Καθηγητής Γεώργιος Σταυρακάκης
Καθηγητής Μιχαήλ Γαλετάκης (Σχολή ΜΗΧΟΠ, ΠΚ)

Περίληψη

Στη σύγχρονη εποχή γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική η ανάγκη για μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος της ανθρώπινης δραστηριότητας, με ταυτόχρονη στροφή σε καθαρότερες μορφές ενέργειας. Ανάμεσα στις ρυπογόνες διεργασίες συγκαταλέγεται και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία γίνεται κυρίως μέσω της καύσης ορυκτών καυσίμων, προκαλώντας σημαντική επιβάρυνση στο περιβάλλον. Η τεχνολογική πρόοδος των τελευταίων δεκαετιών στον τομέα των ΑΠΕ και ειδικότερα στο πεδίο των ανεμογεννητριών και των φωτοβολταϊκών στοιχείων, τις καθιστά πλέον αποδοτική και οικονομικά βιώσιμη λύση, όμως η αδυναμία αποθήκευσης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί ανασταλτικό παράγοντα της διείσδυσης τους στο ενεργειακό μείγμα, οδηγώντας επομένως στην ανάγκη έρευνας για μεθόδους αποθήκευσης. Ταυτόχρονα, ένα νέο αντικείμενο έρευνας που αναπτύσσεται με γρήγορους ρυθμούς αφορά το πεδίο των ευφυών υλικών, τα οποία έχουν την ικανότητα να μεταβάλλουν τη συμπεριφορά τους ή ορισμένα χαρακτηριστικά τους με ελεγχόμενο τρόπο. Η δημιουργία τέτοιων υλικών περιλαμβάνει συνδυασμό αισθητήρων, επεξεργαστών και κατόπιν ενοποίηση τους με συμβατικά δομικά υλικά, με σκοπό την ανίχνευση περιβαλλοντικών ερεθισμάτων, όπως μεταβολές θερμοκρασίας και υγρασίας ή μηχανικών επιβαρύνσεων διατηρώντας όμως τη δομική τους ακεραιότητα. Η ύπαρξη μεγάλου όγκου τσιμεντοκονιάματος στις κατασκευές, το καθιστά μια εν δυνάμει αποθήκη ενέργειας, ενώ αντιστοίχως ως υλικό, το οποίο αποτελεί μέρος της δομής μιας κατασκευής μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως ενσωματωμένος αισθητήρας φυσικών μεγεθών, τα οποία περιγράφουν την τρέχουσα κατάσταση της. Με την παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται το εάν οι ζεόλιθοι ως στοιχείο πρόσμιξης σε τσιμεντοκονιάματα, έχουν τη δυνατότητα να προσδώσουν σε αυτά χρήσιμες ηλεκτρικές ιδιότητες, με σκοπό την αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας, ή τη χρήση τέτοιων δομών ως διατάξεις αισθητήρων θερμοκρασίας και υγρασίας.

Abstract

In modern times, the need to reduce the environmental footprint of human activity, with a simultaneous shift to cleaner forms of energy, is becoming more and more imperative. Among the polluting processes is the production of electricity, which is mainly done through the burning of fossil fuels, causing a significant burden on the environment. The technological progress of the last decades in the field of renewable energy sources and in particular in the field of wind turbines and photovoltaic cells, makes them an efficient and economically viable solution, but the inability to store the electricity produced is an inhibiting factor in their penetration into the energy mix, therefore leading to the need to research storage methods. At the same time, a new subject of research that is developing at a fast pace concerns the field of smart materials, which have the ability to change their behavior or certain characteristics in a controlled way. The creation of such materials includes a combination of sensors, processors and their integration with conventional building materials, in order to detect environmental stimuli, such as changes in temperature and humidity or mechanical loads while maintaining their structural integrity. The existence of a large volume of cement mortar in constructions makes it a potential energy store, while as a material which is part of the structure, it can also be used as an integrated sensor of physical quantities, which describe its current state. This thesis examines whether zeolites, as an admixture element in cement mortars, have the potential to endow them with useful electrical properties, for the purpose of storing electrical energy, or the use of such structures as temperature and humidity sensor devices.