Yeni nesil faz değiştirici malzeme üretimi ve termal özelliklerinin incelenmesi
New generation phase change material production and investigation of thermal properties
Yazar: ŞİLAN GÜRHAN ZENBİLCİ
Danışman: DOÇ. DR. ZUHAL KARAGÖZ GENÇ
Adıyaman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Arayüzler = Interfaces ; Faz değişimi = Phase change ; Fotovoltaik sistemler = Photovoltaic systems ; Termal özellikler = Thermal properties

Özet:
Artan dünya nüfusunun ve fosil yakıtların kontrolsüz kullanımı sonucunda ortaya çıkan enerji talebinin karşılanması için son yıllarda ülkeler enerji politikalarını değiştirmeye ve farklı kaynak arayışlarına yönelmişlerdir. Enerji kaynaklarının etkin ve verimli kullanımlarının yanı sıra enerjinin uygun koşullarda depolanabilmesi de oldukça önemlidir. FDM'ler ısının verimli olarak depolanması sağlayan malzemelerdir. FDM'lerin çalışma prensipleri erime ve donma sıcaklıkları aralıklarında oldukça yüksek oranda enerji depolayabilmeleridir. Bu nedenle enerji alanında son zamanlarda yapılan çalışmalarda oldukça sık kullanılmaktadırlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarının ilk sırasında yer alan güneş enerjisinin elektrik enerjisi olarak kullanımını sağlayan fotovoltaik sistemlerin beraberinde getirdiği en önemli problem kullanım alanlarının oldukça sınırlı olması ve yüksek sıcaklıklarda kullanım ömürlerinin kısalmasıdır. 
FDM'ler yüksek enerji depolayabilme özellikleri farklı sistemlerde soğutma amaçlı kullanımlarını da beraberinde getirmektedir. Son yıllarda fotovoltaik sistemlerin soğutulmasında FDM'ler sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Fakat literatür çalışmaları çoğunlukla makrokapsüllenmiş FDM'lerin kullanımı şeklinde kısıtlıdır. Bu amaçla tez çalışmasında Dekanoik Asit, n-Oktanoik Asit ve Dokosan arayüzey polimerizasyonu yöntemi ile mikrokapsüllenerek termal özellikleri ve fotovoltaik sistemlerde potansiyel kullanım özellikleri incelendi. Çalışmanın ikinci basamağında; Dokosan-Dekanoik Asit [1/4], Dokosan-n-Oktanoik Asit [1:4] ve Dekanoik asit- n-Oktanoik Asit [3\2] karışımlarından ideal ötektik karışımlar elde edildi ve elde edilen uygun ötektik FDM'ler ara-yüzey polimerizasyonu ile kapsüllendi. Mikrokapsüllenmiş FDM'lerin yapısal ve termal özellkleri FT-IR, SEM ve DSC teknikleri kullanılarak analiz edildi. DSC analizleri incelendiğinde saf halde mikrokapsüllenen FDM'ler arasında mikrokapsüllenmiş Dokosanın ve ötektik mikrokapsüllenmiş FDM'ler arasında ise dokosan-n-oktanoik asit ötektik karışımının en yüksek erime ve donma gizli ısı değerlerine sahip olduğu belirlendi. Fotovoltaik sistemlerde potansiyel kullanım özellikleri ise termal şekil kararlılığı ve solar simülatör cihazı ile termal kamera ile gözlemlenerek saptandı. Mikrokapsüllenmiş FDM'ler arasında potansiyel olarak fotovoltaik sistemlerde kullanım özelliğine sahip olan FDM'lerin sırasıyla mikrokapsüllenmiş dokosan ve dokosan-n-oktanoik asit ötektik karışımının olduğu tespit edildi.   

Anahtar Kelimeler: Faz değiştiren malzemeler, Arayüzey polimerizasyonu, Fotovoltaik sistemler, Termal davranış, Şekil stabilize

Abstract:
In recent years, countries have tended to change their energy policies and seek different sources in order to meet the energy demand resulting from the increasing world population and the uncontrolled use of fossil fuels. In addition to the effective and efficient use of energy resources, it is also very important to store energy in appropriate conditions. FDMs are materials that provide efficient storage of heat. The working principles of FDMs are that they can store quite a lot of energy in the melting and freezing temperature ranges. For this reason, they are used quite frequently in recent studies in the field of energy. The most important problem brought by the photovoltaic systems that enable the use of solar energy as electrical energy, which is in the first place of renewable energy sources, is that the usage areas are very limited and their lifespan is shortened at high temperatures.
FDMs' high energy storage features bring their use for cooling in different systems. In recent years, FDMs have been used frequently in the cooling of photovoltaic systems. However, literature studies are mostly limited to the use of macroencapsulated FDMs in photovoltaic systems. For this purpose, in the thesis study, Decanoic Acid, n-Octanoic Acid and Docosane were microencapsulated with the interfacial polymerization method and their thermal properties and potential use in photovoltaic systems were examined. In the second step of the study; Ideal eutectic mixtures were obtained from the mixtures of Docosan-Decanoic Acid [1/4], Docosan-n-Octanoic Acid [1:4] and Decanoic acid-n-Octanoic Acid [3\2], and these suitable eutectic FDMs were encapsulated by interfacial polymerization. Structural and thermal properties of microencapsulated FDMs were analyzed using FT-IR, SEM and DSC techniques. When the DSC analyzes were examined, it was determined that among the pure microencapsulated FDMs, the microencapsulated Docosane and among the eutectic microencapsulated FDM, the docosan-n-octanoic acid eutectic mixture had the highest melting and freezing latent heat values.