ENERJİ DEPOLAMA SİSTEMLERİ İÇİN NANO KATKILI ÖTEKTİK BİR FAZ DEĞİŞTİREN MADDENİN GELİŞTİRİLMESİ

Abstract

Günümüzde artan nüfus ve sanayileşme ile birlikte enerji ihtiyacı artmakta ve bu enerji ihtiyacı fosil yakıtlarla karşılanmaktadır. Fosil yakıtlar küresel ısınmanın gerekçesi olarak görünmekte ve nedenle, yenilenebilir enerji kaynaklarına ve enerji depolama tekniklerine olan ilgi artmaktadır. Isıl enerji depolama sistemlerinin, enerji güvenliği ve verimliliğinin devamlılığı için faz değiştiren maddeler (FDM) kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, FDM'lerin ısıl enerji depolama sistemlerinde kullanılmak üzere nano katkılı ötektik faz değiştiren madde (NKÖFDM) geliştirilmiştir. Öncelikle saf FDM'lerin termofiziksel özellikleri belirlenmiş ve bu doğrultuda ikili üçlü ötektik karışımlar hazırlanmıştır. Elde edilen karışımların termofiziksel özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) cihazı ile belirlenmiştir. DSC cihazından elde edilen verilere göre Tetracosane-Octadecane (%50-%50) karışımı çalışma için uygun bulunmuştur. Tetracosane-Octadecane (%50-%50) karışımına %1, 3 ve 5 hacimsel oranlarda alüminyum oksit (Al2O3), demir oksit (Fe2O3), bakır oksit (CuO), silisyum oksit (SiO2) ve çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT) eklenmiş ve termofiziksel özellikleri belirlenmiştir. Çalışma sonucunda ÇDKNT katkılı karışımların uygun erime sıcaklığı, mümkün olduğu kadar yüksek gizli ısı değeri ve gelişmiş ısıl özelliklere sahip olduğu belirlenmiştir. Tetracosane, Octadecane, Tetracosane-Octadecane (%50-%50) karışımı ve ÇDKNT katkılı ötektik karışımların yapısındaki değişmeleri incelemek için fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi (FT-IR), X ışını kristalografisi (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analizleri gerçekleştirilmiştir.

Today, with increasing population and industrialization, the energy need is increasing and these energy needs are met with fossil fuels. Fossil fuels are seen as the cause of global warming and therefore, interest in renewable energy sources and energy storage techniques is increasing. Phase change materials (PCM) are used for continuity energy safety and efficiency of thermal energy storage systems. In this thesis, a nano-enhanced eutectic phase change material (NEEPCM) has been developed to be used in thermal energy storage systems of PCM. First of all, the thermophysical properties of pure PCMs were determined and accordingly, double triple eutectic mixture were prepared. Thermophysical properties of the obtained mixtures were determined by differential scanning calorimeter (DSC) device. According to the data obtained from the DSC device, Tetracosane-Octadecane (50% -50%) mixture was found suitable for the study. % 1, 3, and 5 volumetric proportions of aluminium oxide (Al2O3), iron oxide (Fe2O3), copper oxide (CuO), silicon oxide (SiO2) and multi-walled carbon nanotube (MWCNT) were added to the Tetracosane-Octadecane (50% -50%) mixture and their thermophysical properties were determined. As a result of the study, it was determined that mixtures with MWCNT have suitable melting temperature, as high latent heat value as possible and improved thermal properties. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray crystallography (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to analyze the changes in the structure of Tetracosane, Octadecane, Tetracosane-Octadecane (50% -50%) and MWCNT enhanced eutectic mixtures.