Mikrokristal selülöz/metil stearat/grafen nanopellet kompozit faz değişim malzemesinin hazırlanması karakterizasyonu  ve ısıl enerji depolama özelliklerinin belirlenmesi
Preparation, characterization and determination of thermal energy storage properties of microcrystalline cellulose/methyl stearate/graphene nanopellet composite phase change material
Yazar: ESMA ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. AHMET SARI
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında kolay vakum emprenye yöntemi ile yapıca kararlı mikro kristalin selülöz (MCS)/metil stearat (MtS)/grafen nano tabaka (GnT) kompozitler yeni ısı depolama malzemesi olarak üretilmiştir. Bu kompozitlerde, destek malzemesi olarak MCS, faz değişim malzemesi (FDM) olarak MtS ve ısıl iletken olarak GnT kullanılmıştır. Ayrıca, GnT'nin kompozit yapıdaki MtS yükleme oranına etkisinin yanı sıra kimyasal yapı, gizli ısı, ısıl kararlılık, kristal yapı, morfolojik yapı ve ısı depolama ve salma gibi diğer özelliklere etkisi de araştırılmıştır. MCS-GnT hibrit yapısının destek malzemesi olarak kullanıldığı yapıca kararlı kompozitte ağırlıkça %65'lik yüksek bir MtS yükleme oranı elde edilmiştir. Bu kompozit 0.51 W/mK ısıl iletkenlik performansıyla en yüksek ısı depolama-salma performansı sundu. Geliştirilmiş olan ısıl iletkenlik; erime-donma sürelerindeki azalmalar ve kızılötesi termal görüntü yakalama analiziyle de doğrulanmıştır. DSC sonuçları bu kompozitin 147.97 J/g erime entalpisiyle 35.32℃'de eridiğini göstermiştir. Önerilen MCS/MtS/GnT kompoziti, 1000 erime-donma döngüsünden sonra mükemmel döngü kararlılığının yanı sıra yüksek ısıl kararlılık da sunmuştur. Tüm test sonuçları, hazırlanan MCS/MtS/GnT kompozitlerinin çeşitli düşük sıcaklıklı IED uygulamaları için önemli bir potansiyel sunduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this thesis study, microcrystalline cellulose (MCS)/methyl stearate (MtS)/graphene nanolayer (GnT) composites were produced as new phase change materials using the facile vacuum impregnation method. In these composites, MCS was utilized as the supporting material, MtS as the phase change material (PCM), and GnT as the thermal conductor. Additionally, the effect of GnT loading ratio in the composite structure on MtS, as well as its impact on other properties such as chemical structure, latent heat, thermal stability, crystal structure, morphological structure, and heat storage and release, were investigated. By employing MCS-GnT hybrid structure as the supporting material in the thermally stable composite, a high MtS loading ratio of 65% by weight was achieved. This composite exhibited the highest heat storage-release performance with a thermal conductivity performance of 0.51 W/mK. The enhanced thermal conductivity was confirmed by reductions in melting-freezing times and infrared thermal image capture analysis. DSC results indicated that this composite melted at 35.32 ℃ with a melting enthalpy of 147.97 J/g. The proposed MC/MtS/GnP composite offered excellent cycle stability after 1000 melting-freezing cycles, along with high thermal stability. All test results demonstrate significant potential of the prepared MCS/MtS/GnT composites for various low-temperature thermal energy storage (TES) applications