Nano- faz değiştiren malzemelerin termal yapı analizi ve örnek uygulama
Thermal structure analysis of nano-phase changing materials and sample application
Yazar: GİZEM İNAL
Danışman: DOÇ. DR. ALPER ERGÜN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Ekonomik kalkınmanın hızlı olduğu ülkelerde enerji talebi ve fosil yakıt tüketimi 
hızla artmaya devam etmektedir. Son yıllarda artan enerji ihtiyacı sebebiyle küresel 
enerji krizi 1970'lerde olduğu gibi günümüzde tedbir alınması gerekilen seviyeye 
ulaşmıştır. Bu nedenle enerjinin kullanıma hazır olarak depo edilmesi önemli bir hal 
almıştır. Bu bağlamda ısıl (termal) enerji depolama, enerjinin korunumu için önemli 
bir teknolojidir. Enerji tasarrufunun sağlanabilmesi için, son yıllarda yenilenebilir 
enerji kaynaklarından faydalanarak faz değiştiren maddelerde (FDM) termal enerji
depolayan araştırmalar yapılmaktadır. Bu depolama şeklinin ısıtma ve soğutma 
uygulamaları için uygun olması en önemli avantajlarından biridir. Isıl enerjiyi 
depolamada en verimli yöntemlerden biri Faz DeğiĢtiren Maddelerin (FDM) 
kullanımıdır. Isıl enerji depolamada en çok incelenen FDM'lerin başında ise parafin 
gelmektedir.
Enerji depolamada yaygın olarak kullanılan maddelerden parafinin düşük ısıl 
iletkenliğe sahip olması önemli bir problem olarak ortaya çıkmaktadır. Bu problemi 
çözme yöntemlerinden biri parafinde nanopartiküllerin kullanılmasıdır. 
Nanopartiküller yüksek ısıl iletkenliğine sahiptirler.
Bu tez çalıĢmasında nano-faz değiştiren malzemelerin termal yapı analizi için örnek 
bir uygulama yapılmıştır. FDM olarak kullanılan parafine kütlece %5 oranında
termal iletkenliği yüksek olan Al2O3 nanopartikülü eklenmiştir. Çalışmanın sonunda 
karışımın erime noktasında %2 artış ve termal enerji depolama kapasitesinde %5,8 
oranında düşüş meydana gelmiştir. Ancak katkılama sonucunda parafinin ısı iletim 
katsayısı %18 oranında artırılmıştır.

Abstract:
In countries with rapid economic development, energy demand and fossil fuel 
consumption continue to increase rapidly. Due to the increasing energy need in 
recent years, the global energy crisis has reached a level where precautions must be 
taken, as it was in the 1970s. For this reason, storing energy ready for use has 
become important. In this context, thermal energy storage is an important technology 
for energy conservation. In order to achieve energy savings, research has been 
carried out in recent years to store thermal energy in phase change materials (PCM) 
by utilizing renewable energy sources. One of the most important advantages of this 
storage method is that it is suitable for heating and cooling applications. One of the 
most efficient methods of storing thermal energy is the use of Phase Change 
Materials (PCM). Paraffin is one of the most studied PCMs in thermal energy 
storage.
The low thermal conductivity of paraffin, one of the materials widely used in energy 
storage, emerges as an important problem. One of the methods to solve this problem 
is the use of nanoparticles in paraffin. Nanoparticles have high thermal conductivity.
In this thesis study, an example application was made for the thermal structure 
analysis of nano-phase changing materials. Al2O3 nanoparticles with high thermal 
conductivity were added to the paraffin used as PCM at the rate of 5% by mass. At 
the end of the study, there was a 2% increase in the melting point of the mixture and 
a 5.8% decrease in the thermal energy storage capacity. However, as a result of 
doping, the heat conduction coefficient of paraffin was increased by 18%.