Termal enerji depolamada biyoesinlenme, biyokimyasal malzemeler ve yöntemler

Günümüzde enerji üretimi ağırlıklı olarak fosil yakıtlardan sağlanmaktadır. Ancak yaşanan iklim krizi ve enerji güvenliği gibi sorunlar nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli uygulamaları öne çıkmaktadır. Termal Enerji Depolama (TED) Sistemleri yenilenebilir enerji kaynaklarının kesintisiz kullanımını sağlamaktadır. TED sistemlerinde gizli ısı depolama yöntemi yüksek depolama kapasitesinde faz değiştiren malzemelerden (FDM) yararlanarak günümüzde yaygın olarak uygulanmaya başlanmıştır. FDM'ler ısıtma, soğutma ve sıcaklık kontrolü için TED sistemlerinde kullanılmaktadır. Doğada sıcakkanlı canlılar yaşamlarını sürdürebilmek için vücut sıcaklıklarını, organ ve sistemlerinin çalışabildiği optimum sıcaklıkta tutmak zorundadırlar. Bunun için yüzlerce yıl süren adaptasyonlara uğramışlar ve hayatlarını sürdürmüşlerdir. Bu tez çalışmasında canlılardaki sıcaklık kontrolünden esinlenilerek FDM'ler ve TED için sistemler geliştirilmiştir. Soğuk okyanuslarda yaşayan birçok memeli gibi vücut ısılarının kontrolü için balinaların vücutlarında da 'blubber' dokusu bulunmaktadır. Yapılan araştırmalarda 'blubber'da en yüksek oranda bulunan yağ asitlerinin oleik asit, palmitik asit, stearik asit ve miristik asit olduğu belirlenmiştir. Bu yağ asitleri ve bunlara ek olarak yine 'blubber' tabakasında bulunan oleil alkol kullanılarak yedi farklı FDM geliştirilmiştir. FDM'lerin faz değişimi esnasında ortamdan uzaklaşmasını engellemek için destek materyalleri olarak geliştirilen hidrojellerde tutuklanarak şekil kararlı yapı kazandırılmıştır. Kararlı ve sızdırmazlık özelliğiyle PVA en uygun hidrojel olarak belirlenmiştir. Geliştirilen, %25 FDM içeren şekil kararlı PVA/FDM kompozit yapısında 4 farklı geometride borusuz ısı değiştiricisi tasarlanmıştır. Bu sistemlerle yapılan TED deneylerinin sonuçları %67-%82 arasında değişen verim elde edilebileceğini göstermiştir. Bu sonuçlar PVA/FDM kompoziti borusuz ısı değiştiricilerinin daha ekonomik ve etkin TED uygulamaları için potansiyel oluşturduğunu göstermektedir. Bu çalışma doğadaki mükemmel örneklerden biyo-esinlenmeyle yapılan tasarımların daha yenilikçi ve etkin ilerlemelere yol açabileceğini göstermektedir.