Geri Dön

Isıl enerji depolama sistemleri için kompozit faz değişim maddelerinin hazırlanması ve özelliklerinin belirlenmesi

Preparation of composite phase change materials for thermal energy storage systems and determination of their properties

PDF İndir

  1. Tez No: 691852
  2. Yazar: ZEHRA TÜRKOĞLU
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. HATİCE HANDE MERT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Faz değişim maddesi, kompozit malzeme, ısıl enerji depolama, selüloz nanofibril (SNF), selüloz nanokristal (SNK), Phase change material, composite material, thermal energy storage, cellulose nanofibril (CNF), cellulose nanocrystal (CNC)
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yalova Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 85

Özet

Faz Değişim Maddeleri (FDMler), gizli ısıl enerjinin depolanması için kullanılan, sabit sıcaklıkta faz değiştirmek suretiyle ortamdaki ısıyı alarak ya da ortama salarak ısıl konforun sürekliliğini sağlayan yeni nesil akıllı malzemelerdir. Bu tez çalışmasında, ısıl enerji depolama uygulamaları için modifiye edilmiş selüloz nanokristal (SNK) ve selüloz nanofibril (SNF) dolgular içeren parafin esaslı şekilce kararlı kompozit faz değiştiren maddeler üretilmiş ve karakterize edilmiştir. İlk olarak selüloz temelli nanomalzemeler setil trimetil amonyum bromür (STAB) varlığında dondurarak şablonlama yöntemiyle modifiye edilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde modifiye edilmiş SNF iskelete sahip n-hekzadekan (n-HD) esaslı kompozit FDMler üretilmiştir. Analizler sonucunda %50 STAB-SNF -%50 n-HD bileşimine sahip FDM kompozitinin, en yüksek FDM içeriğine (%26,05) sahip olduğu görülmüş ve bu kompozitin gizli ısı değeri ve pik erime sıcaklığı sırasıyla 54,7 J/g ve 20,54 °C olarak ölçülmüştür. Ayrıca üretilen kompozit malzeme yüksek sıcaklıkta herhangi bir sızıntı göstermemiş ve şekilce kararlılığını korumuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde ise, farklı miktarlarda modifiye edilmiş selüloz nanokristaller içeren hiyerarşik gözenekli yapıda karbon bazlı şablonlar sentezlenmiştir. Dolgu artışının gözenek morfolojisinde düzelme sağladığı, en iyi morfolojiye sahip kompozitin PHPC1.0 destek malzemesinin olduğu görülmüştür. Dolgu içermeyen gözenekli şablona kıyasla %1.0 oranında dolgu içeren PHPC1.0 kompozitinin en yüksek ısıl kararlılığa sahip olduğu bulunmuştur. En yüksek basma modülü değerleri sırasıyla PHPC0.75 ve PHPC1.0 destek malzemelerine aittir. Elde edilen gözenekli şablonlar içinden seçilen PHPC1.0, n-hekzadekan içeren şekilce kararlı kompozit FDM'lerin üretilmesinde kompozit matrisi olarak kullanılmıştır. Üretilen PHPC1.0 kompozit FDM'nin faz geçiş sıcaklığı Tpik-erime= 22,7 ºC, ısıl enerji depolama kapasitesi ΔHerime= 117 J/g olarak belirlenmiş ve n-hekzadekan içeriği %55,71 olarak hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

Phase Change Materials (PCMs) are new generation smart materials used for the storage of latent thermal energy during phase change at constant temperature by taking the heat in the environment or releasing it to the environment, allowing the continuity of thermal comfort. In this thesis study, paraffin-based shape-stabilized composite phase change materials containing modified cellulose nanocrystal (CNC) and cellulose nanofibril (CNF) fillers for thermal energy storage applications were produced and characterized. Firstly, cellulose-based nanomaterials were modified by ice-templating method in the presence of cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB). In the first part of the study, n-hexadecane (n-HD) -based composite PCMs with modified CNF skeleton were produced. As a result of the analyzes performed, the PCM composite with 50% CTAB-CNF - 50% n-HD composition has the highest PCM content (26.05%), while the latent heat value and peak melting temperature of this composite are found to be 54.7 J/g and 20.54 °C, respectively. In addition, the composite material produced did not show any leakage at high temperatures and remained stable in shape. In the second part of the study, hierarchical porous carbon-based templates containing different amounts of modified cellulose nanocrystals were synthesized. It was observed that the increase in amount of filler improved the pore morphology and the composite with the best morphology was the PHPC1.0 support material. The PHPC1.0 composite with 1.0% filler was found to have the highest thermal stability compared to the porous template without filler. The highest compression modulus values belong to PHPC0.75 and PHPC1.0 support materials, respectively. PHPC1.0 selected among the porous templates obtained was used as a composite matrix in the production of composite PCMs containing n-hexadecane. The phase transition temperature and thermal energy storage capacity of PHPC1.0 composite PCM were determined as Tpeak-melting = 22.7 ºC and ΔHmelting = 117 J / g, respectively and n-hexadecane content was calculated as 55.71%.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    610391

    Thermal and mechanical performance of cementitious PCM composites

    Çimentolu FDM kompozitlerinin ısıl ve mekanik performansları

    ERMAN YİĞİT TUNCEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEKİR YILMAZ PEKMEZCİ

  2. Tez No

    513366

    Isıl enerji depolama kapasitesine sahip UV ışınlarıyla sertleşebilen kompozit yapıların geliştirilmesi

    Development of UV-curable composite materials for thermal energy storage

    EMRE BAŞTÜRK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    KimyaMarmara Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEMET VEZİR KAHRAMAN

  3. Tez No

    812640

    Düşük sıcaklık uygulamaları için faz değiştiren malzemelerin hazırlanması ve ısıl özelliklerinin incelenmesi

    Preparation of phase change materials for low temperature applications and investigation of their thermal properties

    SUDE YALDIZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiYalova Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET SELÇUK MERT

  4. Tez No

    680371

    Hybrid polymeric materials comprising clay nanotubes, photothermal agents and phase change materials for food, water, and energy applications

    Gıda, su ve enerji uygulamaları için kil nanotüpleri, fototermal ajanları ve faz değiştirme malzemelerini içeren hibrit polimerik malzemeler

    CÜNEYT ERDİNÇ TAŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    KimyaSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİYE ÜNAL

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN ÜNAL

  5. Tez No

    479229

    Grafen nano parçacıklarla katkılanmış farklı erime sıcaklıklarına sahip faz değişken malzeme kompozitlerin termal özelliklerinin belirlenmesi

    Determination thermal properties of grafen based nanomaterials doped phase changeable materials which have different melting temperatures

    EYUP ERDİŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    EnerjiCumhuriyet Üniversitesi

    Enerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ÜMİT NAZLI TEMEL

Geri Dön