Isıl Enerji Depolama Uygulamaları İçin Selüloz Nanofibril Temelli Parafin İçeren Kompozit Faz Değiştiren Maddelerin Üretilmesi ve Karakterizasyonu

Authors : Zehra KANLI, Mehmet Selçuk MERT, Hatice Hande MERT

Pages : 273-281

Doi:10.31590/ejosat.848210

View : 18 | Download : 8

Publication Date : 2021-01-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Faz değiştiren maddeler (FDMler) sabit sıcaklıkta faz değişimine uğrayarak bulunduğu ortamdan ısı almak veya ortama ısı vermek yoluyla ısıl konforun sürekliliğini sağlayan akıllı malzemelerdir. Bu malzemelerin sıcaklığı enerji depolama süresince hemen hemen sabit kaldığından sabit sıcaklıktaki ısı depolama ve geri kazanma uygulamaları için tercih edilmektedirler. Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen bir nanomalzeme olan selüloz nanofibril (SNF) ise birçok uygulamada özellikle kompozit malzemelerin geliştirilme aşamalarında dolgu maddesi olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalışmada, ısıl enerji depolama sistemlerinde kullanıma yönelik selüloz nanofibril iskelete sahip parafin esaslı kompozit faz değiştiren maddeler üretilmiş ve karakterize edilmiştir. FDM olarak organik faz değiştiren madde sınıfında yer alan bir parafin olan n-hekzadekan (n-HD), kompozit matrisi olarak ise katyonik bir ajan olan setil trimetil amonyum bromür (STAB) varlığında dondurarak şablonlama yöntemiyle elde edilen selüloz nanofibril köpük (STAB-SNF) kullanılmıştır. Tek adımda impregnasyon prosesi yoluyla üretilen kompozit FDMlerin morfolojik, kimyasal ve ısıl karakterizasyonları sırasıyla Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen FDM kompozitlerin FDM içeriği Polarize Optik Mikroskop (POM) ile görüntülenmiştir. Değişen FDM miktarlarında yapılan impregnasyon işlemi sonucunda en yüksek FDM içeriğine %50 STAB-SNF köpük-%50 n-HD oranlarına sahip FDM kompozitinin sahip olduğu bulunmuştur. Yapılan DSC analizleri sonucunda bu kompozit malzemenin pik erime ve pik kristallenme sıcaklıklıkları sırasıyla 20,54 °C ve 13,55 °C bulunurken, erime entalpisi 54,7 J/g, kristallenme entalpisi ise -52,9 J/g olarak tespit edilmiştir. Kompozite ait n-hekzadekan içeriği ise %26,05 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen analiz sonuçlarına göre üretilen kompozit malzeme sahip olduğu faz geçiş sıcaklığı ve gizli ısı depolama kapasitesi sayesinde enerji etkin-çevre dostu yeşil binalarda iç mekan uygulamalarında kullanım potansiyeline sahiptir.
Keywords : Faz Değiştiren Maddeler, Isıl Enerji Depolama, Selüloz Nanofibril SNF, Kompozit Malzeme