Enerji Bilim ve Teknoloji Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

Gözat

Son Başvurular

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 300
  • Öge
    Sodyum metaborat dekahidrat (boraks) katkılı pmma polimer kompozitlerin mikrodalga özelliklerinin geliştirilmesi
    (Enerji Enstitüsü, 2021-06-09) Gül, Fuat Berke ; Baydoğan, Nilgün ; 301181014 ; Enerji Bilim ve Teknoloji ; Energy Sciences and Technologies
    Poli (metil metakrilat) (PMMA), yüksek mukavemet ve ısı direncine sahip, iyi mekanik özellikler gösteren ve yüksek aşınma direncine sahip bir termoplastik polimerdir. Yüksek optik geçirgenliği sayesinde camsı akrilat olarak adlandırılan PMMA, mor ötesi ışınlara ve hava koşullarına karşı da dayanıklıdır. Bu gibi özellikleri sayesinde esnek cam üretiminde, gıda sanayinde, sağlık uygulamalarında, otomotiv ve uçak sanayinde, mor ötesi ışın ve radyasyon zırhlama uygulamalarında karşımıza çıkmaktadır. PMMA'nın sahip olduğu olumlu özelliklerin arttırılması, daha geniş bir kullanım alanına yayılması ya da belirli alanlarda özelleştirilmiş kullanım alanına yerleştirilmesi için PMMA kompozitleri üretilmektedir. PMMA matrisine metallerin, nanomalzemelerin ya da seramiklerin eklenmesi ile bu kompozitler oluşturulabildiği gibi kaplama ve çok katmanlı tabakalar eklenerek de PMMA polimer kompozitleri ortaya çıkarılmaktadır. Bu çalışmada PMMA polimerinin avantajlı özelliklerinin arttırılması amacıyla Sodyum Metaborat Dekahidrat (Na2B4O7.10H2O) katkısı PMMA matrisine yapılmıştır. Endüstride Tinkal olarak adlandırılan kısa adı ise Boraks olan Sodyum Metaborat Dekahidrat, sabun, dezenfektan ve deterjan üretiminde, yapışkanlık, dayanıklılık ve yumuşaklık katması amacıyla kozmetik ürünlerde, korozyon engelleyici olması sebebiyle metallerin kaplanmasında ve bakır, kurşun ve demir gibi metallerin atıklarından geri kazanılmasında kullanılmaktadır. Bu tez çalışmada bu özelliklerinin yanı sıra cam sanayinde camın sertliğini, yüzey sertliğini ve viskozitesini arttırması sebepleriyle de tercih edilmiştir. PMMA esnek cam ya da akrilik cam gibi düşünüldüğünde PMMA'nın sertliğini ve yüzey özelliklerini arttıracağı tespit edilmiştir. Ağırlıkça farklı miktarlarda Boraks takviye edilmiş (%2, %5 ve %10) PMMA ile katkısız PMMA örnekleri bu tez çalışmasında üretilmiştir. Atom Transfer Radikal Polimerizasyon yöntemi kullanılarak üretilen örneklerin iç yapılarının, bağlarının ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla X-ışınları Kırınım (XRD) analizi, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometre analizi, Raman analizi, X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) analizi, Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) analizi yapılmıştır. Sentezlenen polimer kompozitlerin yüzey özelliklerinin tespit edilmesi amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobu ve Stereomikroskop görüntüleri alınmıştır. Temas açısı ölçümü testi, Ses Üstü (Ultrasonic) testi, ve Sertlik testi fizikel özellikleri hakkında bilgi edinilmesi ve Radyo dalgaları ve Mikrodalgalar testleri ise elektiksel ve manyetik özellikleri ile elektromanyetik dalgalara karşı da davranışlarının incelenmesi amaçlarıyla gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar Boraks katkısının PMMA içerisinde homojen bir şekilde dağılım gösterdiğini ve Boraks katkısı miktarının artması ile bir miktar topaklaşma ortaya çıktığını göstermektedir. Bu topaklaşmalar yüzey enerjisinin ve yüzey sertliğinin artmasına neden olarak PMMA'nın daha hidrofilik bir yüzeye sahip olmasına ve yüzeyin daha çok su tutmasına neden olmuştur. PMMA/Boraks polimer kompozitlerinin yüzey sertliği artarken elastiklik karşıtı dayanımı da yükselmiştir. Dielektrik değerlerin tüm ölçüm aralığın çok düşük farklar ile değişmesi PMMA/Boraks polimer kompozitlerinin kapasitans (sığa) içerisinde dielektrik (yalıtkan) malzeme olarak görev almasının önünü açmaktadır. Mikrodalgalara karşı yansıtma oranı düşük ve geçirme oranı yüksek olan PMMA, X-bandı (8.2 – 12.4 GHz) içerisinde belirli bant aralıklarında kuvvetli absorblama özelliği göstermiştir. Bazı frekans değerlerinde yüksek elektromanyetik absorblama ve minimum yansıtma göstermesi katkısız PMMA ve Boraks katkılı PMMA'ların bant söndüren filtre olarak kullanılabilmelerini sağlamaktadır. Ayrıca düşük yansıma katsayısı ve yüksek geçirme katsayısı ağırlıkça farklı oranlarda Boraks içeren PMMA/Boraks malzemelerinin iletişim ve telekomünikasyon uygulamalarında rol almalarına olanak vermektedir. Geri dönüş kaybınınn genellikle 10 dB civarında olduğu örnekler 4G ve 5G teknolojilerine uyum sağlayacak şekilde uyarlanabilirler. Ayrıca uzay araçlarının iletişimi esnasında kullanılan antenler için gerekli olan yüksek ve düşük sıcaklık dayanımı, proton, nötron, beta parçacıkları ile X ve Gama ışınlarına karşı radyasyon dayanımı, yüksek mukavemet ve iyi elektromanyetik dalga geçirgenliği özelliklerinin bulunması nedeniyle PMMA/Boraks polimer kompozitleri uzay araçlarının, sondaların ve teleskopların anten ya da vericilerinde kaplama malzemesi olarak kullanılabilir. Yüksek frekans bölgesinde görev alan cihazlar üzerine gerçekleştirilen çalışmalar, teknolojik araştırmaların ilgi çekici konuları arasında yer almaktadır. Bu konudaki karşılaşılan temel zorluklardan birisi de bu cihazların telekomünikasyon enerji sistemlerinde birbirine uyum sağlayarak görev yapabilmesidir. Yüksek frekans bölgesinde çalışan, her noktada çok sayıda alıcı ve vericinin, IoT uygulamalarındaki kullanımı durumunda, sisteme tek başına bakılacak olursa, bir nebze küçük ancak, milyonlarca veya milyarlarca cihaza bakıldığında ise telekomünikasyon enerji sistemlerinin birbirine entegre olarak görev yapabilmeleri için yüksek frekans bölgesinde çeşitli dalga boylarını filtreleyebilen uygun termoplastik kompozitlerin geliştirilmesinin ihtiyacının önemi, ciddi ölçüde ortaya çıkmaktadır. Ancak, bu frekans bölgesinde çalışmak zorunda olan malzemelerin kullanımında halen yapısal karakterizasyon yönünden çeşitli teknolojik zorluklar bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında geliştirilen bu malzeme ile sağlanan filtreleme ile daha yüksek veri hızı, daha büyük veri transferi ve veri işlemesi sağlayabilecek telekomünikasyon enerji sistemlerde kullanıma uygun bir malzeme geliştirilmeye çalışılmıştır.
  • Öge
    Techno-economic analysis of hydrogen supply chains and hydrogen aircrafts for Gauteng Metropolitan Region of South Africa
    (Energy Institute, 2013) Konar, Ömer Faruk ; Yavuz Karatepe, Nilgün ; 444189 ; Energy Science and Technology
    Climate change is one of the issues that are results of greenhouse gas emissions. An important portion of energy consumption in metropolitan regions is transportation which has significant effect on greenhouse gas emissions. Therefore, air traffic is a notable contribution to these emissions. Hydrogen is one of the potential alternative fuels for future aviation transportation. Even though hydrogen seems like a promising alternative fuel, climate change mitigation tendency and commercially competitiveness of hydrogen are not proved yet and still under investigation. The purpose of this thesis is to evaluate future availability of hydrogen air transportation in Gauteng metropolitan region of South Africa. In order to assess entire hydrogen life cycle costs in Gauteng metropolitan region, current and future hydrogen production costs and efficiencies from coal, natural gas, biomass and electrolysis are analyzed. Distribution costs of hydrogen from centralized production fields to the international airport and onsite liquefaction costs are also analyzed for hydrogen. The conversion of a conventional airplane to a hydrogen fuel airplane design costs are determined and compared with the conventional aircraft. Finally, overall hydrogen utilization in air transportation is analyzed with a techno-economic approach. In addition to all, the main obstacles are the high costs of hydrogen production and hydrogen infrastructures. The result of the current and future comparisons of production and transportation costs shows that operating a hydrogen aircraft might be doable earliest around 2040 after competing hydrogen fuel prices with kerosene with further research and support by policy makers.
  • Öge
    Use of Solar And Wind Energy in Hydrogen Production for Transportation
    (Energy Institute, 2019-11-15) Çetiner, Berk ; Barutçu, Burak ; 10319539 ; Energy Sciences and Technologies ; Enerji Bilim ve Teknoloji
    Fossil fuels have been used in lots of important sectors such as production of electricity, heating and transportation for years and especially after the industrial revolution its usage has been increased. The fossil fuels which have comprised of decaying through thermochemical reactions of the remainings of plants and animals in millions of years have not been seen as renewable energy source. In addition, the number of fossil fuels which are known worldwide are limited. The biggest disadvantage of the usage of fossil fuel is the emission gases spreading around when they burn. These emission gases are not only harmful to the human health, but also create greenhouse effect and lead to problems such as global warming. The tendency towards clear energy sources like wind, sun, geothermal and hyrogen have been increased because of the risks such as climate change and the corruption of ecological balance. Because of the risks such as climate change and the corruption of ecological balance, the tendency towards clear energy sources like wind, sun, geothermal and hyrogen have been increasing day by day with various incentives and investments of governments in order to reduce dependence on fossil fuels. Renewable energy systems are expensive in terms of setup; however, they have been maintaining their technological development. It is aimed to increase the efficiency of that systems and thus decrease the initial investment costs with the new technological developments. A great deal of emission gases spreading to environment from fossil fuels have been coming from the transportation sector. In the transportation sector, using hydrogen as a fuel instead of fossil fuels is an important alternative in reducing harmful emissions to the environment because hydrogen-powered vehicles often use Polymer Electrolyte Membrane (PEM) fuel cells, which combine with hydrogen oxygen as a result of electrochemical reactions, so only water vapor is released to the outside when producing energy; therefore, without giving harm to nature, a clean energy is produced. Today, there are lots of studies which are state-sanctioned or aiming to increase the efficiency and durability of fuel cell technology of private institutions, in addition to these it is still a technology that is open to improvement. A huge part of transportation sector is represented by especially public transport and it is aimed to reduce the harmful emission gases with the use of fuel cell buses which function with hydrogen instead of diesel fuel. There are lots of examples of public transpaort lines of fuel cell buses around the world but especially in America and Europe. Since hydrogen does not existed in the nature as in its pure form, it is obtained through such processes. To obtain pure hydrogen, one of the most common methods is the electrolysis of water. By providing the energy required for the electrolysis of water from clean energy sources such as solar, wind or hydroelectricity, the dependency of the transportation sector on fossil fuel is reduced, thus it reduces the harmful emission gases. In this thesis, various hydrogen production methods, hydrogen storage, hydrogen conduction, also fuel cell technology, the use of fuel cells in the transport sector, fuel cell performance, durability and the use of renewable energy types in the production of hydrogen are examined. Although Turkey is dependent on the abroad in terms of fossil fuels, it is a country that lives 4 seasons due to its geographical location and the richness in renewable energy sources. This thesis subject aims to reduce Turkey's dependence on fossil fuels and improve the environment and human health by obtaining pure hydrogen with clean energy sources and using this hydrogen in transportation sector. In this thesis, the public transport line of 74 kilometres which is between Datça and Marmaris which are the counties of the city Muğla is discussed. It is calculated how much hydrogen is needed based on the number of annual trips using hydrogen fueled buses instead of diesel fueled buses in the public transport line between Datça and Marmaris. Also, how the energy required for electrolysis to be supplied by solar and wind power plants to obtain the total hydrogen to be used in this public transport line by electrolysis is evaluated both separately and hybrid, in different scenarios. In addition, optimization calculations of monthly energy production were made for the hybrid system by adjusting the tilt plane angle of the solar panels according to the seasons. Muğla is an efficient region in terms of sun, in addition to this, the county Datça is efficent in wind due to its geographic features, that is why the line between Datça and Muğla is chosen for this study. For this transportation line, the energy required to produce hydrogen through electrolysis from wind power plants in Datça and from solar power plants in Marmaris is analyzed in detail. Both solar and wind power plants are designed as connected to the grid, therefore, it is aimed to provide surplus electricity to the grid when there is excess electricity production and to provide the energy required to produce hydrogen from the grid when electricity production is low. While the annual electricity production of wind power plant in Datça was calculated by different sized wind turbines through WAsP program, polycrystal solar panels are used in Marmaris and the annual energy production from the panels was calculated with the PVSyst program for different sized areas. By promoting domestic production, renewable energy systems such as hydrogen, wind and sun, which have a high initial investment cost, might become advantageous in the long term for countries dependent on foreign fossil fuels such as Turkey. Except for the transport line between Datça and Marmaris, by examining which renewable energy resources the region has in various regions, similar systems can be established that are completely independent of fossil fuels and do not spread emission gas to the nature. With the current and future studies, through increasing the efficiency of both renewable energy systems and fuel cell technology, hydrogen powered vehicles can reach the level of not only durability but also economic competitiveness with fossil fuels; therefore, they can be an alternative to the fossil fuel powered vehicles.
  • Öge
    The Effect Of Borax Addition To Poly(Methyl Methacrylate)
    (Energy Institute, 2019-11-15) Yiğit, Yusuf ; Baydoğan, Nilgün ; 10320386 ; Energy Sciences and Technologies ; Enerji Bilim ve Teknoloji
    Poly(methyl methacrylate) PMMA is a thermoplastic having outstanding optical properties, transparent and bright appearance, rigid and robust dimensional properties, being hard, scratch-resistant and resistance to ultraviolet radiation. The Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) method is one of the types of polymerization that allows the polymerization of monomers in a controlled manner. Therefore, the ATRP method allows obtaining the PMMA with higher molecular weight and lower Polydispersity index. Base PMMA by ATRP was reinforced borax (Na2[B4O5(OH)4].8H2O) at 5 and 10 (wt.%) amount to improve the mechanical properties of polymer composite. The effect of the borax reinforcement on the average molecular weight was investigated in PMMA synthesized by the ATRP method. For this purpose, solutions derived from the synthesized polymers and toluene (solvent for PMMA) were prepared at 25°C to determine the average molecular weight of base PMMA and PMMA/Borax composite. Relative viscosity, specific viscosity, inherent viscosity, and the intrinsic viscosity of the solution were calculated and the average molecular weights of polymers were determined by using the Mark-Houwink Sakurada Equation. It was determined that base PMMA had an average molecular weight of 270.000 g/mol. Besides, this value of PMMA/Borax composite with 5 (wt.%) borax amount was determined as 275.000 g/mol. The average molecular weight of PMMA/Borax composite containing 10 (wt.%) borax was determined as 670.000 g/mol. Shore D Hardness test was applied to base PMMA and PMMA/Borax composite samples. As a result of the hardness tests, 75 Shore D hardness was determined for base PMMA sample. 88 Shore D hardness was specified for PMMA with 5 (wt.%) Borax. Besides, 86 Shore D hardness was detected were determined for PMMA/Borax composite (with 10 wt.%). Therefore, the borax addition to PMMA has enhanced the hardness value of PMMA with ~5 (wt.%) borax reinforcement. The reinforcement with borax has decreased slightly the hardness value at ~10 (wt.%) borax. The effect of borax addition in PMMA has affected the magnetic properties of PMMA. It was determined that base PMMA indicates diamagnetic properties when it exposed to an external magnetic field. On the other hand, PMMA/Borax composite samples magnetized slightly in the same direction as the applied external magnetic field. The effects of borax addition on the optical properties of PMMA were investigated. Transmittance percentages of PMMA / Borax composite samples in the visible range (380-700 nm) were measured as 1%. The borax addition in PMMA decreased the optical transmittance of the polymer composite as borax addition made PMMA more opaque. The effects of borax addition in PMMA on the wettability were investigated. As the contact angle was a way to measure the wettability of the sample surface the contact angle of the sample surface was detected for all samples. This angle in base PMMA was detected as 95°. In PMMA with 5 (wt.%) borax for base PMMA was detected as 81°. Besides, this angle in PMMA with 10 (wt.%) borax was 71°. As a result of these measurements, the borax addition in PMMA caused to increase in the wettability of PMMA. The effect of borax addition on thermal stability was investigated in PMMA by thermal gravimetric analysis. When the borax amount increased in PMMA the thermal stability of polymer composite decreased due to the high moisture content of borax. The weight loss of base PMMA was measured %5 at 208°C, whereas this amount of weight loss was measured at 192°C in PMMA with 10 (wt.%) borax. In order to detect the functional groups formed in the base and composite samples, infrared rays with a wavelength of 4000-400 cm-1 were applied to the polymers. In FTIR spectroscopies of these polymers were observed the following peaks: the peaks formed at 2994 cm-1 and 2952 cm-1 belong to C-H stretching, 1772 cm-1 C = 0 stretching, 1484 cm-1 and 1435 cm-1 C-H bending or scissoring, 1271 cm-1 and 1240 cm-1 C-0 stretching, 1190 cm-1 C-O-C bending, 1144 cm-1 C-H2 bending and finally, the peak formed at 1063 cm-1 belongs to the C-0 stretching. X-ray diffraction (XRD) patterns were examined for the detection of crystal structures in polymers. There were three broad humps in PMMA without borax due to the amorphous structure of PMMA. These humps were in the range of ~ 10–25°, 25-35°, 35-45°. Three peaks on these humps were determined at PMMA/Borax composite samples. Besides, the rise of borax amount resulted in the increase of diffraction peaks. The positions of these peaks were 18 °, 20 °, 25 ° and it was determined to belong to borax.
  • Öge
    Elektrik Enerjisi Piyasaları Ve Çimento Sektöründe Elektrik Enerjisi Tüketim Tahmininin Önemi
    (Enerji Enstitüsü, 2019-11-15) Kayahan, Ezgi ; Onaygil, Sermin ; 10317711 ; Enerji Bilim ve Teknoloji ; Energy Sciences and Technologies
    1850'li yıllarda başlayan "2. Sanayi Devrimi" dönemi ile birlikte kitlesel üretimde kullanılmaya başlayan elektrik enerjisi (EE) zamanla büyük önem kazanmıştır. Yine EE tabanlı bilgisayar, elektronik ve sensör teknolojilerinin dönemi olan "3. Sanayi Devrimi" ile birlikte EE modern insanlığın vazgeçilmez bir unsuru haline gelmiştir. Nesnelerin interneti ve üretimin dijitalleşmesi çağını yaşadığımız "4. Sanayi Devrimi" döneminin ise EE'den bağımsız olarak anılması söz konusu olamaz. Çağımızda birçok sistemin çalışması ve haberleşmesi için ihtiyaç duyulan EE piyasası ile ilgili çalışmalar tüm bu modern sistemin kurgulanması ve sürdürülebilirliği açısından yaşamsaldır. Gelişen ve daha da gelişecek olan EE piyasası için; hammaddeden başlayarak üretim, depolama, iletim, dağıtım, sistem işletme, kullanım ve yasal regülasyonlar bağlamında yapılan çalışmalar 1950'li yıllarda başlamış 1980'li yıllarda yaşanan petrol krizi ile hızlanmış ve ivmelenmiştir. Günümüzde ise fosil yakıt kaynaklı EE üretiminin yerini yenilenebilir enerji kaynaklarından üretime bırakması, enerjinin depolanması, dağıtık üretimin (DÜ) yaygınlaşması, akıllı şebekeler (AŞ), otonom kontrol sistemleri üzerinde birçok özel sektör, kamu kuruluşu ve akademik araştırmalar yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında, EE'nin kullanım ayağını oluşturan talep tarafı (TT) açısından önemi irdelenmiştir. Öncelikle piyasanın tarihsel gelişimi araştırılmış ve yeni piyasasının bileşenleri belirlenmiştir. Bu bağlamda hem arz hem de talep tarafı açısından önem taşıyan talep tarafı yönetimi araçları değerlendirilmiştir. TT'nın tüm piyasa bileşenleri üzerindeki etkisine istinaden gelecekteki EE tüketimlerinin tahmin edilmesinin neden önemli olduğu araştırılmış, çimento sektörü örneğinde tüketimin tahmin edilmesi için önemli parametrelerin belirlenmesi ve tahmin edilmesi amaçlanmıştır. Talep tarafı yönetimi (TTY), yük yönetimi programları açısından değerlendirildiğinde, son kullanıcıların EE tüketimlerinin tahmin edilmesi, kullanıcıların maliyetlerini optimize etmesi için önemlidir. Son kullanıcıların tüketim farklılıklarının ve değişkenliklerinin sistemin üretim, iletim, dağıtım vb. işlemlerini gerçekleştiren kuruluşların operasyonlarını, sistem güvenliğini ve sürdürülebilirliğini doğrudan etkiliyor olması nedeniyle, arz tarafı açısından da en az TT'nda olduğu kadar kritik bir unsurdur. Ayrıca piyasa ile ilgili yatırım kararları alınması ve beklentiler ile paralel sonuçlar vermesi bakımından da talebin öngörülebilir olması gerekmektedir. Çalışmada, çimento sektörünün Türkiye elektrik tüketimindeki yeri tanımlanmış ve üretimin genel yapısı ile tüketim noktaları incelenerek enerji karakteristiği ortaya konulmuştur. Elektrik enerjisi tüketimine etkisi olabileceği düşünülen makro parametreler belirlenmiş; tüketimin bu parametreler ile ilişkisi lineer regresyon yöntemi ile analiz edilmiş ve tüketim tahmini için model denklem katsayıları belirlenmiştir.