Isıl enerji depolama uygulamaları için modifiye edilmiş alüminyum-silikat nanopartiküller içeren emülsiyon şablonlu gözenekli polimerlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

Faz değiştiren maddeler (FDM'ler) erimeleri esnasında endotermik bir şekilde ısıyı absorbe ederken, katılaşmaları esnasında ekzotermik bir şekilde ısıyı dışarıya vermektedirler. Bu malzemeler ısıl enerjiyi sabit sıcaklıkta faz değişim yoluyla gizli ısı olarak depolayabilmekte ve yüksek gizli ısı depolama kapasiteleri sayesinde birçok mühendislik alanında kullanılabilmektedir. Bu tez çalışmasında, ısıl enerji depolama sistemlerinde kullanılmak üzere modifiye edilmiş alüminyum silikat temelli nanopartiküller içeren emülsiyon şablonlu gözenekli polimerler hazırlanmış ve elde edilen malzemeler parafin esaslı şekilce kararlı faz değiştiren maddelerin hazırlanması için destek malzemesi olarak kullanılmıştır. Nanopartikül katkısı olarak alüminyum silikat yapısındaki kaolinit killeri ve faz değiştiren madde olarak 19 karbonlu bir parafin olan n-nonadekan seçilmiştir. Tez çalışmasında ilk olarak gözenekli malzemelerin sentezinde öncü olan yüksek iç fazlı emülsiyon sistemiyle uyumlu hale getirmek ve emülsiyon stabilizasyonunun korunması amacıyla hidrofilik yapıdaki kaolinit killeri katyonik yapıdaki bir modifikasyon ajanı olan Setil Trimetil Amonyum Bromür (STAB) kimyasalı ile modifiye edilmiştir. Modifikasyon işlemi ile kaolinitin hidrofilikliği azaltılmış, yüksek iç fazlı emülsiyon sistemiyle uyumlu hidrofobik yüzey elde edilmiştir. Modifiye edilmiş kaolinit kili, n-nonadekan içeren şekilce kararlı FDM'lerin üretimi için gerekli gözenekli destek materyallerinin hazırlanmasında kullanılmıştır. Hazırlanan kompozit malzemelerde, hiyerarjik gözenekli yapının elde edildiği, alüminyum silikat esaslı modifiye edilmiş kaolinit dolguların artmasıyla gözenek morfolojisinin düzeldiği, en yüksek termal stabilite ve yüzey alanına %1 dolgu içeren gözenekli kompozitin sahip olduğu görülmüştür. Sentezlenen tüm gözenekli kompozit malzemelere tek adımda impregnasyon yöntemiyle, n-nonadekan faz değiştiren maddesi yüklenmiş ve şekilce kararlı kompozit FDM'ler üretilmiştir. Gerçekleştirilen analiz sonuçlarına göre üretilen PHPK1,00-ND kompozit FDM'nin pik erime sıcaklığı Tpik-erime=36,37ºC, ısıl enerji depolama kapasitesi ΔHerime=132,3 J/g olarak belirlenmiş ve n-nonadekan içeriği %52,5 olarak hesaplanmıştır. Destek malzemesi olarak gözenekli kompozitler kullanılarak üretilen n-nonadekan içeren şekilce kararlı tüm FDMlerin, yüksek termal enerji depolama kapasitesine sahip oldukları (92-142 J/g arasında değişen) ve termal enerji depolama uygulamaları için sızdırmazlık özelliği gösterdikleri tespit edilmiştir.