Faz değiştiren malzemelerin nano karbon küreler ile enkapsüle edilmesi ve batarya termal yönetim sistemleri için potansiyelinin araştırılması

Enerji elde etme yöntemlerinin artmasının ardından birçok problemi beraberinde gün yüzüne çıkardı. Bu problemlerden biri olarak elde edilen enerjinin verimli kullanılmasıdır. Bu kapsamda enerjinin verimliliğini arttırmak ve etkin kullanımını sağlamak amacıyla batarya sistemleri tasarlanmaktadır. Bataryanın ticari olarak kullanılmaya başlamasıyla elde edilen enerji taşınabilir aletler, elektrikli araçlar ve sanayi gibi alanlarda verimliliği artmaktadır. Batarya sistemlerinde ticari alanlarda en yaygın kullanılan batarya türü Lityum İyon bataryalardır. LIB bataryaların yüksek enerji yoğunluğu, uzun çevrim ömrü, düşük bakım gereksinimi, düşük maliyet, düşük ağırlık ve daha az kendiliğinden deşarj olması batarya sistemlerinde tercih edilmesinin önünü açmaktadır. Fakat batarya paketlerinde kullanımı etkileyebilecek unsurlar göze çarpmaktadır. Bu unsurların başında termal kaçak oluşumu gelmektedir. Batarya paketinin optimum sıcaklık değerleri dışında kullanımı bataryanın ömrünü azaltmakta ve yüksek sıcaklıklara çıktığında termal kaçaklara sebep olmaktadır. Batarya paketinin termal kaçaklarına yol açacak olan sebeplerine çözüm üretebilmek için BTYS geliştirildi. BTYS bataryanın ömrünü ve verimliliğini arttıracak batarya soğutma sistemlerini içerisinde barındırmaktadır. Bu soğutma sistemler sıvı soğutma, hava soğutma, ısı borusu ile soğutma ve FDM soğutma sistemleri olarak tasarlanmaktadır. Son dönemlerde yapılan çalışmalarda FDM ile soğutma sistemi geleneksel soğutma sistemlerine göre daha üstün özellikler sergilemektedir. FDM seçiminde batarya paketine uyumluluğu ve üstün özellikleri göz önüne alınarak faz değişim sıcaklığı 35°C olan parafin RT35HC seçilerek çalışma devamında kullanılmak üzere temin edildi. Bu çalışmada karbonun yüksek termal iletkenliği ve gözenekli hacminin FDM enkapsüle işlemi için uygun büyüklüklerde olması tercih edilmesinin üstün sebeplerindendir. Karbon nano küreler sentezlendi ve karakterizasyon işlemleri sonucunda 20 nm boyutlarında ve yüksek yüzey alanına sahip olduğu görüldü. Yüzey alanının yüksek olması karbon nano kürelerin enkapsüle işlemi sonrasında düşük miktarda karbon ve yüksek miktarlarda FDM kullanarak verimliliği arttırmaktadır. Bu kapsamda %30 karbon ve %70 FDM oranlarında malzeme kullanarak enkapsüle işlemi gerçekleştirildi. Bu tez çalışmasında boşluklu karbon nano kürelerin içerisine FDM enkapsüle yöntemi kullanılarak kompozit FDM tasarlandı. Tasarlanan kompozit FDM'nin karakterizasyon analizleri gerçekleştirildi.