Development of solar absorbers for water evaporation using bismuth-tin core-shell particles
Bizmut-kalay çekirdek-kabuk parçacıklar kullanılarak su buharlaştırma için solar soğurucu katman geliştirilmesi
- Tez No: 920474
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİMGE ÇINAR AYGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Bu tez, su kıtlığı sorununu ele alan bir su buharlaştırma sistemi için BiSn çekirdek-kabuk parçacıklarını kullanılarak bir solar soğurucu katman geliştirilmesini incelemektedir. Yeni keşfedilen fototermal özelliklere sahip BiSn çekirdek-kabuk parçacıkları, ötektik bileşimdeki alaşımından ultrasonikasyon yöntemiyle sentezlenmiş ve literatürde ilk kez su buharlaştırma cihazlarında kullanılmıştır. Güneş enerjiyle çalışan su buharlaştırma cihazlarının yapım stratejileri, yapısal bileşenler ve fototermal malzemeler dahil olmak üzere detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Selüloz alt tabakalara entegre edilmiş BiSn parçacıkları kullanılarak hazırlanan solar soğurucu tabakalar, ıslak durumda yaklaşık %85 geniş bant ışık emilimi sergilemiştir. Bu katman prototipe entegre edildiğinde, sistem maksimum ıslak yüzey sıcaklığı olan 37 °C sıcaklığa ulaşmıştır. Buharlaşma oranı 15 döngü boyunca ölçülmüş ve performansta kayda değer bir düşüş gözlemlenmemiştir. Deneyler sırasında ortalama su buharlaşma verimliliği %85 olarak hesaplanmış ve maksimum buharlaşma oranı 1.49 kg/m²h olarak kaydedilmiştir. Tuzlu su testleri, %10 tuzluluk oranında performansın 1 saatlik deneyler boyunca korunduğunu ortaya koymuş ve sistemin, ortalama deniz suyu tuzluluğu olan %3,5 oranını aşan koşullarda dayanıklılığını göstermiştir. %20 tuzlulukta ise performans, böylesine aşırı zorlu koşullarda beklendiği gibi azalmıştır. Sistem doğrulaması için, su buharlaştırma cihazlarında yaygın olarak kullanılan bir fototermal malzeme olan iletken karbon siyahının performansı BiSn ile benzer koşullar altında test edilmiştir. Bu sonuçlar, sistemin güvenilirliğini doğrulamıştır. BiSn parçacıklarının sıvı metal çekirdeği, oksit kabuğu ve çekirdek-kabuk yapısı, bu malzemeyi güneş enerjisiyle çalışan buharlaştırma sistemleri için umut vadeden bir alternatif haline getirmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis explores the development of a solar absorber layer using BiSn core-shell particles for water evaporation systems addressing water scarcity. BiSn core-shell particles with recently discovered photothermal properties were synthesized using ultrasonication, from their alloy at eutectic composition, and used in water evaporation devices, for the first time in literature. Strategies for constructing solar water evaporation devices, including structural components and photothermal materials, were investigated. The solar absorber layers, prepared by integrating BiSn particles into cellulose substrates, demonstrated broadband light absorption, reaching approximately 85% in the wet state. When the absorber layer was incorporated into the prototype, the system achieved a maximum wet surface temperature of 37 °C. The evaporation rate was measured over 15 cycles, without showing a significant drop in performance. The average water evaporation efficiency during experiments was 85%, reaching a maximum evaporation rate of 1.49 kg/m²h. Saline water tests revealed that the performance was maintained with 10% salinity during 1-hour experiments, demonstrating the robustness of the system under conditions far exceeding the average seawater salinity of 3.5%. At 20% salinity, the performance decreased as expected under such extremely harsh conditions. For system validation, the performance of conductive carbon black, a commonly used photothermal material in water evaporation devices, was tested alongside BiSn under comparable conditions, confirming the reliability of the system. The liquid metal core and oxide shell of BiSn particles along with their core-shell structure make them a promising material for solar evaporation systems.
Benzer Tezler
- Zeolit-su ikilisini kullanan adsorpsiyon ısı pompalarında ısıve kütle iletimini geliştirmek için yeni bir yaklaşım
A new approach to enhance heat and mass transfer in adsorption heat pumps
MELKON TATLIER
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. AYŞE ERDEM ŞENATALAR
- Spektral vejetasyon indeksleri ile bitkilerin biyofiziksel özelliklerinin tespiti ve değerlendirilmesi
Determination and assessment of the plants' biophysical characteristics through spectral vegetation indices
SEZEL KARAYUSUFOĞLU UYSAL
Doktora
Türkçe
2021
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT ŞAYLAN
- Güneş enerjili absorpsiyonlu soğutma sisteminin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
ÖMER KUZGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDURRAHMAN KILIÇ
- Güneş enerjili absorbsiyonlu soğutucu sistemin bilgisayar programı yardımıyla simülasyonu
The Simulation of the solar absorbtion cooling system with the help of computer programming
YALÇIN GÜRDALI