Farklı faz değiştirici malzemeler ile entegre edilmiş bir termoelektrik jeneratör modülünün deneysel olarak incelenmesi
An experimental investigation of a thermoelectric generator module integrated with different phase change materials
Yazar: GÖKBERK KARADİREK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN UTKU HELVACI
Doğuş Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünya üzerinde fosil kaynaklar ile üretilen enerji sonucunda ortaya çıkan atık ısı sebebiyle elde edilen enerjinin büyük bir kısmından faydalanılamamaktadır. Bu çalışmanın amacı, enerji kaynağı olarak atık ısının kullanıldığı, termoelektrik jeneratörlerin, faz değiştirici malzemeler ile çalışması ve elektrik enerjisi üretimi sağlanmasıdır. Proje kapsamında atık ısı kaynağının ortamda bulunduğu sürece ek olarak, olmadığı süreçte de elektrik üretiminin sürekliliğinin sağlanması ve ayrıca farklı özelliklere sahip iki faz değiştirici malzemenin aynı şartlar altında kullanıldığında elektrik enerjisi üretimine etkisi incelenmiştir. Araştırma kapsamında, her biri ayrı iki aşamadan oluşan iki ayrı deney gerçekleştirilmiştir. Deneyler iki farklı formda faz değiştirici malzeme için de aynı koşullar altında ve aynı sürelerde gerçekleştirilmiştir. Her iki faz değiştirici malzemenin de daha yüksek değerde ve daha uzun süreli elektrik enerjisi üretimine imkân sağladığı gözlenmiştir. Faz değiştirici malzemelerin termoelektrik jeneratörlerin soğuk yüzeylerindeki sıcaklık dalgalanmalarını önlediği ve daha stabil bir sıcaklık aralığı yakalanmasını sağladığı saptanmıştır. Bulgular incelendiğinde, tasarlanmış bu sistemin düşük sıcaklıklı atık ısı uygulamalarında elektrik enerjisi üretimi için kullanılabilineceği sonucuna varılmıştır. Çalışma, termoelektrik jeneratörler ve faz değiştirici malzemelerin entegre olmuş sistemleri aracılığıyla enerji verimliliği ve sürdürülebilir enerji üretimi konularında bir bakış açısı sunmaktadır. Termoelektrik jeneratörler ve faz değiştirici malzemelerin birlikte kullanımını; atık ısı kaynaklarının verimli bir şekilde kullanılarak elektrik enerjisi üretiminin sürekliliğini sağlama potansiyelini ortaya koymakta, bu alanda literatüre katkı sunmaktadır. Araştırmanın bulguları ve gelecek araştırmalar için önerilerinin sonraki süreçlerde yapılacak araştırmalarda yeni yaklaşımların geliştirilmesine katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
A significant portion of the produced energy remains untapped due to the waste heat generated by energy production from fossil fuels. The aim of this study is to utilize waste heat as an energy source, by integrating thermoelectric generators with phase change materials to generate electrical energy. Within the scope of this project, the continuity of electricity production is ensured both when the waste heat source is present and absent. Additionally, the impact of two different phase change materials with varying properties on electricity generation under the same conditions is investigated. As part of the research, two separate experiments, each consisting of two distinct phases, were conducted. These experiments were performed under the same conditions and durations for both forms of phase change materials. It was observed that both phase change materials enabled higher and more prolonged electricity generation. It was also found that the phase change materials prevented temperature fluctuations on the cold surfaces of the thermoelectric generators, maintaining a more stable temperature range. Upon examining the findings, it was concluded that this designed system could be used for electricity generation in low-temperature waste heat applications. The study offers a perspective on energy efficiency and sustainable energy production through integrated systems of thermoelectric generators and phase change materials. The combined use of thermoelectric generators and phase change materials demonstrates the potential for continuity of electricity generation through the efficient utilization of waste heat sources contributing to the literature in this field. It is believed that the findings of this research and the recommendations for future studies will aid in the development of new approaches in subsequent research efforts.