Farklı taban malzemesine sahip kompozit yapıların sentezi ve termal enerji depolama davranışlarının incelenmesi
Synthesis of composite structures with different base materials and investigation of thermal energy storage behaviour
Yazar: ESRA AYAN
Danışman: PROF. DR. GÖKHAN ORHAN ; DOÇ. DR. BEHİYE YÜKSEL
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / 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: Anodizasyon = Anodization ; Isı depolama = Heat storage ; Sorbentler = Sorbents ; Termokimyasal işlemler = Thermochemical processes

Özet:
Günümüzde enerji ihtiyacı sürekli artmaktadır ve artan talebin büyük çoğunluğu halen fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Fosil yakıt kullanımının neden olduğu gözle görülebilir ve hissedilebilir olumsuz etkiler, küresel çapta bir iklim kriziyle karşı karşıya olduğumuzun göstergesidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kesintili doğası, enerjinin verimli kullanımı için depolamanın önemini açığa çıkarırken; giderek artan nüfusun enerji talebini çevre dostu ve sürdürülebilir teknolojilerle karşılamak için bu sistemlerin iyileştirilmesi de kritik önem taşımaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, kesintili güneş enerjisinin verimli kullanımı ve doğrudan atmosfere salınan düşük dereceli endüstriyel atık ısının geri kazanılması gibi önemli uygulama alanlarına sahip olan Termokimyasal Isı Depolama (TID) sistemleri için kompozit depolama malzemeleri üretilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, iki adımlı anodizasyon işlemi ile üretilen Anodik Alüminyum Oksit (AAO) plakalar ve doğal bir kayaç olan vermikülit, 4 farklı sorpsiyon malzemesi (CaCl2, LiCl, LiNO3, MgCl2) için taban malzemesi olarak kullanılmıştır. Tuz emdirme işlemi sonucunda elde edilen kompozit sorbentler, FESEM, XRD, DSC ve laboratuvar ölçekli termokimyasal ısı değiştirici prototip sistem ile karakterize edilmiştir. Sonuçlar, proses parametreleri ile kontrol edilebilir gözenekliliğe sahip AAO yapısının ısı depolama için konak matris olarak kullanıma uygun nitelikte olduğu göstermiştir.

Abstract:
Nowadays the need for energy is constantly increasing and the majority of the increasing demand is still met by fossil fuels. The negative effects caused by the use of fossil fuels indicate that we are facing a global climate crisis. Due to the intermittent nature of renewable energy sources, storage is important for the efficient use of energy. It is also critical to improve these systems in order to meet the energy demand of the increasing population with environmentally friendly and sustainable technologies. In this study, it is aimed to produce composite storage materials for Thermochemical Heat Storage (THS) systems, which have important application areas such as efficient use of intermittent solar energy and recovery of low-grade industrial waste heat released directly to the atmosphere. For this purpose, Anodic Aluminum Oxide (AAO) plates produced by the two-step anodization process and vermiculite, were used as the host matrix for 4 different sorption materials (CaCl2, LiCl, LiNO3, MgCl2). Composite sorbents obtained by salt impregnation were characterized by FESEM, XRD, DSC and laboratory scale thermochemical heat exchanger prototype system. The results proved that the AAO structure with porosity controllable by process parameters is suitable for use as a host matrix for heat storage.