Isıl enerjinin faz değiştiren maddeler kullanılarak depolanması

Günümüzde teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte enerji talebinin sürekli artması, ülkeleri enerji arz güvenliğini sağlamada çeşitli enerji politikalarına ve araştırmalarına yönlendirmiştir. Özellikle enerjinin bir lüks olmaktan çıkıp bir ihtiyaç haline geldiği bu son yüzyılda, enerjiye her daim, kaliteli, güvenilir ve ekonomik olarak ulaşmak büyük önem arz etmektedir. Enerjinin etkin ve verimli kullanılmasının yanında enerjinin depolanması konusu da son dönemde ülkelerin enerji politikaları arasında yer almaya başlamıştır. Faz değiştiren maddeler ile gerçekleştirilen gizli ısıl enerjinin depolanması ile ilgili çalışmalar geçtiğimiz on yılda yoğunlaşmış ve günümüzde de artarak devam etmektedir. Faz değiştiren maddeler (FDM'ler), enerjiyi ısı formunda bünyelerinde depolama olanağı sağlayan maddeler olarak tanımlanmaktadır. Bu maddelerin artan ortam sıcaklığı ile sıcaklığı artmakta ve faz değişim sıcaklığına ulaştığında maddede faz değişikliği meydana gelmektedir. Bu süreç sırasında madde daha yüksek enerjili bir hale geçerek faz değişimi gerçekleştirmekte ve böylece bünyesinde bir miktar ısıyı depolamaktadır. Sonrasında ortam sıcaklığının düşmesi ile maddede meydana gelen sıcaklık düşüşü faz değişim sıcaklığının altına ulaştığında ise madde tekrar daha düşük enerjili hale geçerek faz değişimine uğramakta ve bünyesindeki ısıyı dış ortama vermektedir. Faz değiştiren maddeler ile ilgili birçok çalışma olmakla beraber bu maddelerin binalarda pasif ve aktif ısıtma-soğutma uygulamaları, uzay uygulamaları, tekstil uygulamaları gibi bir çok alanda kullanımları mevcuttur. Bu çalışmada, ısıl konforun sağlanması ve enerjinin korunumu amacıyla binalarda iç mekan sıcaklıklarının ısıl kontrolünde ve klima sistemleri gibi düşük sıcaklıkta çalışan ısıl enerji depolama uygulamalarında kullanılabilme potansiyeline sahip n-oktadekan ve n-hekzadekandan oluşan ötektik FDM'ler hazırlanmıştır. Hazırlanan ikili karışım stiren-divinilbenzenden oluşan kabuk ile ters emülsifikasyon yöntemiyle mikroboyutta kapsüle edilmiştir. Yapılan seri halde deneylerde çekirdek/kabuk oranı ve emülgatör konsantrasyonunun ısıl özellikler ve kapsülasyon oranı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Gerçekleştirilen ısıl ve morfolojik analizler sonucunda en yüksek gizli ısı depolama kapasitesi (88 kJ/kg), en yüksek çekirdek/kabuk oranı (2/1) ve en düşük emülgatör oranında (45 mmol/L) hazırlanan numune de elde edilmiştir. Ayrıca bu numuneye ait en yüksek kapsülasyon oranı %56,77 olarak bulunmuştur. Çalışma sonucunda elde edilen bulgular, elde edilen mikrokapsüllenmiş FDM'lerin sahip oldukları ısıl enerji depolama kapasiteleri, faz geçiş sıcaklık aralıkları ve ısıl kararlılıkları ile özellikle 18-30°C aralığında çalışan düşük sıcaklıklı enerji depolama uygulamalarında kullanılabilecek potansiyel enerji depolama malzemeleri olduğunu göstermiştir.