Faz değiştiren malzemelerin fotovoltaik pillerin soğutulmasına yönelik üretimi ve termal özellikleri
Production and thermal properties of phase changing materials for cooling photovoltaic batteries
Yazar: AYŞE MİNE KÜÇÜKKAYA
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: Emülsiyon polimerleşmesi = Emulsion polimerization ; Faz değişimi = Phase change ; Fotovoltaik sistemler = Photovoltaic systems ; Termal özellikler = Thermal properties

Özet:
Yenilenemeyen enerji kaynaklarının artan dünya nüfusu nedeniyle hızla tükeniyor olması nedeniyle son yıllarda artan enerji ihtiyacını karşılabilmek için özellikle yenilenebilir eneji kaynaklarının kullanımına olan talep artmaktadır. Yenilebilir enerji kaynaklarının ilk sırasında yer alan güneş enerjisinden verimli şekilde kullanımının ilk sırasında ise fotovoltaik sistemler yer almaktadır. Fotovoltaik sistemler güneş enerjisinden verilmi şekilde elektrik üretimini sağlayan sistemlerdir. Fotovoltaik sistemlerin beraberinde getirdiği en önemli deazavantaj ise panellerin aşırı ısınmasıdır.
Faz değiştiren malzemeler (FDM) uygun sıcaklık aralığında erime-donma esnasında yüksek miktarda ısı depolama özelliğine sahip malzemelerdir. Yüksek miktarda ısı depolama kapasitesine sahip olmaları nedeniyle farklı alanlarda ısıtma ve soğutma amaçlı kullanılmaktadırlar. Fotovoltaik sistemlerde aşırı ısınma probleminin önüne geçebilmek için FDM kullanımları son yıllarda yaygınlaşmıştır. Çalışmalrın daha çok makrokapsülasyon üzerine yoğunlaştığı tespit edilmiştir. 
Tez çalışmasında literatür çalışmaları dikkate alınarak fotovoltaik panellerin çalışma aralıklarına uygun sıcaklıkta erimedonma aralığına sahip setil alkol, palmitik asit, bütil stearat ilk olarak saf halde emülsiyon polimerizasyonu yöntemiyle mikrokapsüllendi. Çalışmanın ikinci basamağında ise; setil alkol, palmitik asit, bütil stearatın farklı oranlarda ötektik karışımları hazırlandı. Elde edilen uygun sıcaklık ve entalpi değerlerine sahip ötektik karışımlar yine emülsiyon polimerizasyonu yöntemiyle mikrokapsüllendi. Elde edilen mikrokapsüllerin ısı depolama/yayma kapasiteleri ve kimyasal yapıları ise sırasıyla DSC ve FT-IR spektroskopisi ile analizleri tespit edildi ve mikrokapsüllerin morfolojik incelemeleri için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanıldı.
Uygun erimedonma sıcaklığı ve gizli ısı kapasitesine sahip mikrokapsüllenmiş FDM'lerin solar simülatör yardımıyla termal davranışları ve termal şekil kararlılıkları incelendi. Çalışma sonunda saf halde mikrokapsüllenen palmitik asitin ve ötektik mikrokapsüllenmiş FDM'ler arasında ise palmitik-setil alkolün fotovoltaik panellerde soğutma amaçlı kullanımları için uygun termal davranışa ve termal şekil kararlılığına sahip olduğu belirlendi.

Abstract:
Due to the rapid depletion of non-renewable energy sources due to the increasing world population, the demand for the use of renewable energy sources has been increasing in order to meet the increasing energy needs in recent years. Photovoltaic systems are at the forefront of the efficient use of solar energy, which is in the first place of renewable energy sources. Photovoltaic systems are systems that produce electricity from solar energy. The most important disadvantage of photovoltaic systems is the overheating of the panels.
Phase change materials (FDM) are materials that have high heat storage properties during melting-freezing in the appropriate temperature range. Due to their high heat storage capacity, they are used for heating and cooling purposes in different areas. In order to prevent the overheating problem in photovoltaic systems, the use of FDM has become widespread in recent years. It has been determined that the studies are mostly focused on macrocapsulation.
In the thesis study, taking into account the literature studies, cetyl alcohol, palmitic acid, butyl stearate, which has a melting-freezing range at a temperature suitable for the working range of photovoltaic panels, was first microencapsulated in pure form by emulsion polymerization method. In the second step of the study; Eutectic mixtures of cetyl alcohol, palmitic acid, butyl stearate at different ratios were prepared. The obtained eutectic mixtures with suitable temperature and enthalpy values were also microencapsulated by emulsion polymerization method. The heat storage/dissipation capacities and chemical structures of the obtained microcapsules were determined by DSC and FT-IR spectroscopy, respectively, and Scanning Electron Microscopy (SEM) was used for the morphological examinations of the microcapsules.
The thermal behavior and thermal shape stability of microencapsulated FDMs with suitable melting-freezing temperature and latent heat capacity were investigated with the help of a solar simulator. At the end of the study, it was determined that the pure microencapsulated palmitic acid and the palmitic-cetyl alcohol among the eutectic microencapsulated PCMs have suitable thermal behavior and thermal shape stability for their use in photovoltaic panels for cooling purposes.