Karbon tabanlı kompozit faz değişim malzemelerinin üretimi karakterizasyonu ve ısıl enerji depolama özelliklerinin incelenmesi
Production characterization of carbon-based composite phase change materials and investigation of their thermal energy storage properties
Yazar: SEÇİL SARI
Danışman: PROF. DR. SEDAT KELEŞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Faz değişim malzemelerinin (FDM), gizli ısı depolama özellikleri ile gözenekli destek materyallerine uygun şartlarda ve uygun oranlarda emdirerek enerjiyi daha sonradan kullanmak üzere depolayan kompozit malzemeler hazırlamak için kullanılmaktadır. Amaç enerjiye ihtiyaç duyulduğu anda kullanılmak üzere depolama prensibine dayanmaktadır. Bu uygulama enerji tasarrufu açısından oldukça önemli bir yere sahiptir. FDM'nin yüksek enerji depolama yoğunluğuna sahip olması, ısı iletiminin yüksek olması, yapının kimyasal olarak kararlı olması, yanıcı, yakıcı, korozif olmaması aranan en temel özelliklerdir. Bu çalışmada FDM olarak stearil alkol (SA), oktadekan (OD) ve stearik/kaprik asit ötektik karışımı (KA-SA); gözenekli destek materyali olarak hindistan cevizi kabuğundan elde edilmiş aktif karbon (HCK), atık araç lastiğinden elde edilmiş aktif karbon (AAL); ısıl iletkenlik arttırıcı malzeme olarak karbon nanofiber (KNF) ve genişletilmiş grafit (GG)'den oluşan kompozitler üretilmiştir. Hazırlanan kompozitlerin kimyasal yapıları FT-IR, morfolojik yapıları SEM, termal özellikleri ise DSC ve TGA analiz teknikleriyle, GG ve KNF ilavesiyle ısıl iletkenliğindeki değişimleri de termal kamera ile analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre hazırlanan kompozitlerin yapıca kararlı oldukları ve ısıl enerji depolama sistemlerinde kullanılmak üzere seçilebileceğini göstermiştir.

Abstract:
Phase change materials (PCM), with their latent heat storage properties, are used to prepare composite materials that store energy for later use by impregnating porous support materials under suitable conditions and in appropriate proportions. The aim is based on the principle of storing energy to be used when it is needed. This application has a very important place in terms of energy saving. The most basic features of FDM are that it has high energy storage density, high heat conduction, chemical stability of the structure, and is not flammable, caustic or corrosive. In this study, PCM was used as stearyl alcohol (SA), octadecane (OD) and stearic/capric acid eutectic mixture (KA-SA); Activated carbon (HCK) obtained from coconut shell, activated carbon (AAL) obtained from waste vehicle tires as porous support material; Composites consisting of carbon nanofiber (CNF) and expanded graphite (GG) were produced as thermal conductivity enhancing materials. The chemical structures of the prepared composites were analyzed by FT-IR, the morphological structures by SEM, the thermal properties by DSC and TGA analysis techniques, and the changes in thermal conductivity with the addition of GG and CNF were analyzed by thermal camera. According to the analysis results, it has been shown that the prepared composites are structurally stable and can be selected for use in thermal energy storage systems.