Faz değişimli enerji depolama maddelerinde ısıl iletkenliğin zenginleştirilmesi
Thermal conductivity enhancement of phase change energy storage materials
Yazar: ALİ KARAİPEKLİ
Danışman: DOÇ.DR. AHMET SARI
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Enerjiyi gizli ısı halinde depolayan sistemlerin enerji verimliliğini etkileyen faktörlerdenbiride faz değişim maddesinin (FDM) ısıl iletkenliğidir. Bu nedenle, yüksek erime gizliısısına ve uygun erime sıcaklığına sahip fakat ısıl iletkenliği düşük bir FDM'nin bu tipsistemlerde kullanılmadan önce ısıl iletkenliğinin arttırılması önem arz etmektedir. Bubağlamda, bu çalışmada, ısıl iletkenlik arttırıcı olarak genişletilmiş grafit (GG) ve karbonfiber (Kf)'in gizli ısı enerji depolama (GIED) maddeleri olarak parafin ve stearik asidin(SA) ısıl iletkenliği üzerine etkisi incelendi. Parafin ve SA içerisine farklı kütle bileşimoranlarında (%2, 4, 7 ve 10) GG ve Kf ilave edildi. Hazırlanan parafin/GG, parafin/Kf,SA/GG ve SA/Kf kompozit karışımlarının ısıl iletkenlikleri sıcak tel metoduyla ölçüldü.İlave edilen GG ve Kf ile ısıl iletkenlik artışı arasında doğrusal bir ilişkinin olduğubulundu. Kütlece %10 GG ve %10 Kf ilavesiyle, parafin (0.22W/(mK)) ve SA'nın(0,29W/(mK)) ısıl iletkenliği sırasıyla, %272,7, 266,6, 227,35 ve 217,2 oranında arttırıldı.Parafin ve SA'ya GG ve Kf ilavesiyle ısıl iletkenlikte meydana gelen artış saf parafin vesaf SA'nın erime ve katılaşma süreleri ile kompozit FDM'ler içerisindeki parafin veSA'nın erime ve katılaşma süreleri mukayese edilerek test edildi. Ayrıca, ilave edilen GGve Kf'in parafin ve SA'nın erime sıcaklıkları ve erime gizli ısıları üzerine etkisidiferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) tekniği kullanılarak ölçüldü. Deneysel bulgularadayanarak, özellikle %10 oranında GG ve Kf ilaveli söz konusu kompozit FDM'lerinerime gizli ısılarında önemli bir azalma olmaksızın ısıl iletkenliklerinin önemli derecedearttırıldığı söylenebilir.Anahtar kelimeler: Parafin, Stearik asit (SA), Genişletilmiş grafit, Karbon fiber,Kompozit FDM, Isıl iletkenlik, Gizli ısı depolama.

Abstract:
Thermal conductivity of phase change material (PCM) is one of the factors, which affectenergy efficiency of latent heat energy storage system. Therefore, the enhancement ofthermal conductivity of PCM which have suitable melting temperature and high latent heatof fusion but low thermal conductivity is important for these type systems. In this regard,in this study the influences of expanded graphite (EG) and carbon fiber (CF) as thermalconductivity promoters on thermal conductivity improvement of paraffin and stearic acid(SA) as latent heat energy storage (LHES) materials have been investigated. EG and CF indifferent weight combination ratios (2, 4, 7 and 10%) were added to paraffin and stearicacid. Thermal conductivities of the prepared paraffin/EG, paraffin/CF, SA/EG and SA/CFcomposite mixtures were measured by hot-wire method. A linear relationship between EGand CF loaded to the PCMs and the increased thermal conductivity was found. The thermalconductivity of paraffin (0,22 W/(mK)) and stearic acid (0,29W/(mK)) were increased by272,7, 266,6, 227,35 and 217,2% by loading 10wt% EG and 10wt% CF, respectively. Theimprovement occurred in thermal conductivity of the paraffin and stearic acid withaddition of EG and CF was experimentally tested by comparing melting and solidifyingtimes of paraffin and stearic acid in the composite PCMs with that of pure paraffin andstearic acid. Furthermore, the effects of added EG and CF on the melting temperature andlatent heat of fusion of the paraffin and stearic acid were investigated by using differentialscanning calorimeter (DSC) technique. Based on the experimental results, especially it canbe concluded that thermal conductivities of composite PCMs with loading 10 wt % EG and10 wt % CF were significantly enhanced without significant lost of latent heat of fusion ofthe PCMs.Key words: Paraffin, Stearic acid (SA), Expanded graphite, Carbon fiber, CompositePCM, Thermal conductivity, Latent heat storage.