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

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. Anahtar Kelimeler: Faz değişim maddesi, kompozit malzeme, ısıl enerji depolama, selüloz nanofibril (SNF), selüloz nanokristal (SNK)