Boraks'ın enerji depolama özelliklerinin incelenmesi
Investigation of energy storage properties of borax
Yazar: HASAN BİRCAN
Danışman: PROF. DR. ERTUĞRUL YÖRÜKOĞULLARI
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Boraks = Borax ; Enerji depolama = Energy storage ; Fiziksel özellikler = Physical properties ; Isı pompası = Heat pump ; Termal analiz = Thermal analysis

Özet:
Bu tezde, boraks dekahidrat'ın enerji depolama ve pompalama özellikleriincelenmistir. Deneysel çalısmalarda Eti Maden sletmeleri GenelMüdürlügü'nden saglanan numuneler kullanılmıstır. Boraksın duyulur enerjidepolama kapasitesi ve gizli enerji depolama özellikleri klasik ısıtma, mikrodalgaısıtma ve kalorimetrik yöntemler kullanılarak belirlenmistir.Dehidratize boraksın su ile tepkimesinin aktifleme sıcaklıgı ile degisimiincelenmistir. Dehidratize boraks dekahidratın depoladıgı enerjiyi su iletepkimeye girerek geri verdigi bulunmustur. Dehidratize boraks dekahidratınnormal sartlarda su buharı ile reaksiyon vermedigi vakumda ise hidrasyontepkimesi verdigi ve sogutma islemleri için düsük basınçta çalısılması gerektigibulunmustur.Dehidrasyon sonucu olusan numune boraks pentahidrat ile hidrasyonsonucu olusan numune boraks dekahidrat ile ısıl ve kristalografik olarakkarsılastırılmıstır. Bu amaçla TGA, DTA, DSC ısıl, XRD kristalografik analiz veSEM gibi görüntüleme teknikleri kullanılmıstır. Bu analizler sonucunda boraks-sutepkimesinin tersinir olarak gerçeklestigi ve enerji depolama için kullanılabiliroldugu sonucuna varılmıstır.Boraks dekahidrat'ın TGA analiz sonuçları kullanılarak katı-gaztepkimesinin termokinetik analizi Coats-Redfern ve Arrhenius modelleri ileyapılarak aktivasyon enerjisi ve reaksiyon derecesi belirlenmistir. Boraksdekahidrat'ın hacimsel enerji depolama kapasitesi hesaplanmıs ve yaygın bazıenerji depolama malzemeleri ile karsılastırılmıstır.Son olarak boraks-su ısı pompası sisteminin termokimyasal özellikleri,lnP-1/T grafigi çizilerek buharlasma entalpisi, sistemin çalıstıgı sıcaklık ve basınçaralıkları belirlenmistir. Buna göre kurulan enerji depolama ve pompalamadeneysel sistemi üzerinde yapılan sogutma çalısmalarında boraks-su sistemindeoda sıcaklıgından 2 oC'ye kadar inilmistir.

Abstract:
In this thesis, energy storage and pumping facilities of borax decahydratewere investigated. Samples were obtained from Eti Mine Works. Latent energystorage properties and sensible energy storage capacity of borax have been foundby using classical thermal heating, microwave heating and calorimetric methods.Variation of reaction in which borax dehydrate reacted with water, versusactivation temperature were investigated. Energy stored samples reacts with liquidwater to give back energy. Under normal conditions water vapor not react withactivated borax decahydrate, whereas the hydration reaction given in vacuum atlow pressure for the cooling process should be run was deduced.As a result of dehydration and hydration of borax samples were comparedwith borax pentahydrate and borax decahydrate respectively. For this purpose,TGA, DTA, DSC thermal, imaging techniques such as XRD crystallographicanalysis and SEM were used. As a result of these analysis, the borax-waterreaction occurred as a reversible and borax can be used for renewable energystorage materials.Thermokinetic analysis of the solid-gas reaction by using boraxdecahydrate TGA data with Coats-Redfern and Arrhenius models wasinvestigated and the activation energy, frequency factor, reaction rate weredetermined. Volumetric energy storage capacity of borax were calculated andcompared with common several energy storage materials.Finally thermochemical properties of borax-water heat pump system,evaporation enthalpy of the system, running temperature and pressure range havebeen determined from plotted lnP-1/T graph. To test energy storage and pumpingproperties, experimental apparatus was established according to determinedconditions and the borax-water system cooled from room temperature to 2 oC wasachieved.