Yeni Organik Faz Değişim Malzemelerinin Sentezi Ve Termal Özelliklerinin Belirlenmesi

Abstract

Son on yılda artan dünya enerji talebi ve bu enerji talebini karşılamaya yönelik enerji arzının sınırlı olmasına karşılık artan fosil kaynaklı yakıt kullanımı sera gazı emisyonlarının artmasına sebep olmaktadır. Ancak, çevresel faktörler, dünya petrol rezervinin sınırlı olması ve bununla beraber yükselen ham petrol varil fiyatları, araştırmacıları yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması ve enerji verimliliği konularına yöneltmiştir. Yaşanan enerji dar boğazı ve buna bağlı çevresel konulardan ötürü bu doktora tezinde, yeni “organik faz değişim malzemeleri”nin sentezi ve termal özelliklerinin belirlenmesi ile en yaygın yalıtım malzemelerinden biri olan “poliüretan rijit köpük” malzemenin termal özelliklerinin iyileştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Bu çalışmada, ısı enerjisinin depolanmasına yönelik olarak yeni bir madde grubu olan tetradekanol yüksek esterlerinin sentezi ile ticari ürünün termal ve kimyasal analizleri başarı ile tamamlanmıştır. Tez kapsamında sunulan malzemelerin faz değiştirme sıcaklıkları 38oC ve 53oC arasında ve faz değiştirme entalpileri 201 kJ/kg ve 220 kJ/kg arasında değişmektedir. Çalışma kapsamında sunulan malzemeler incelenen diğer termal özellikleri ile beraber literatürde sunulan malzemelere göre oldukça iyi ısıl davranıma sahiptirler. Ayrıca, bu doktora çalışması kapsamında sunulan yeni organik faz değişim malzemelerinden ticari olan madde, dünya üzerindeki en yaygın yalıtım malzemelerinden biri olan poliüretan rijit köpüğün termal özelliklerinin iyileştirilmesinde kullanılmıştır. Yapılan analizler sonucunda kompozit malzemenin ısı depolama kapasitesinin % 34’e kadar artış gösterdiği belirlenmiştir.

The energy consumption of the world’s population increased drastically during the last decades with increased fossil fuel consumption and carbon dioxide emissions. However, world’s limited crude oil reserves and rise in barrel prices triggered the researches on utilization of renewable energy sources and energy efficiency. As being conscious of the energy problems and related environmental issues, this PhD research is consisted of the synthesis and thermal analyses of novel “organic phase change materials” and enhancement of the thermal properties of “polyurethane rigid foam” with PCM to improve its insulation property. In this research, a new group of materials, which is high-chain fatty acid esters of myristyl alcohol, has been successfully introduced with related thermal and chemical analyses for thermal energy storage. The melting temperatures of the introduced materials and one commercial product are spread between 38oC and 53oC and the phase change enthalpy values vary between 201 kJ/kg and 220 kJ/kg which are quite high among the known organic and inorganic phase change materials. In addition to the investigation of a new group of organic phase change materials, utilization of the introduced commercial product in enhancement of the thermal properties of polyurethane rigid foam insulation material has also been studied. According to the analyses, the total heat absorption capacity is improved up to 34 %.