Oleik asit/nişasta/grafit temelli kompozit faz değiştiren malzemelerin hazırlanması ve ısıl özelliklerinin incelenmesi
Author:
Abstract
Faz Değiştiren Malzemeler (FDM’ler), faz değişimi esnasında görülen donma ve erime süreçleri boyunca ısıl enerjinin gizli ısı formunda depolanmasına ve salınmasına izin veren akıllı malzemelerdir. Bu çalışmada, ısıl enerji depolama uygulamalarında kullanılmak üzere oleik asit/nişasta temelli kompozit faz değiştiren malzemeler (OA/St) dondurarak kurutma tekniği ile üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Ek olarak, ısı transfer hızını iyileştirmek amacıyla yüksek ısıl iletkenliğe sahip genleştirilmiş grafit varlığında benzer örnekler (OA/St/%1GF) hazırlanmıştır. Elde edilen kompozit FDM’lerin; Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FT-IR) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile gerçekleştirilen morfolojik, kimyasal ve ısıl karakterizasyon teknikleriyle özellikleri incelenmiştir. Elde edilen OA/St kompozit FDM’nin ısıl enerji depolama kapasitesi 18,23 kJ/kg, erime ve kristalizasyon pik sıcaklıkları sırasıyla, 5,83 °C ve -8,10 °C olarak bulunmuştur. OA/St/%1GF Kompozit FDM’nin ise bu özellikleri sırasıyla; 18,54 kJ/kg, 5,66 °C ve -8,15 °C olarak belirlenmiştir. Buna ilaveten, elde edilen kompozitlerin ısıl davranışları Sıcaklık-Kayıt (T-Kayıt) yöntemiyle araştırılmış ve bir ısıl özellikler analiz cihazı kullanılarak ısıl iletkenlikleri ölçülmüştür. Sonuç olarak, elde edilen bulgular temelinde, hazırlanan kompozit FDM’lerin başta tarımsal seralarda don olaylarının önlenmesi, gıda ve medikal soğuk depolama uygulamaları gibi çok çeşitli pratik uygulama alanlarında ortam sıcaklık gereksinimlerinin karşılanmasında uygun birer aday olarak kullanılabileceği değerlendirilmiştir.
Keywords
Abstract
Phase change materials (PCMs) are smart materials that allow thermal energy to be stored and released in the form of latent heat during the freezing and melting processes seen during phase change. In this study, oleic acid/starch based composite phase change materials (OA/St) were produced by freeze drying technique and characterized with the aim of using in thermal energy storage applications. In addition, similar samples (OA/St/1%GF) were prepared in the presence of expanded graphite with high thermal conductivity in order to improve the heat transfer rate. The properties of obtained composite PCMs were investigated by morphological, chemical, and thermal characterization techniques performed with Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared (FT-IR) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The thermal energy storage capacity of the obtained OA/St composite PCM was found to be 18.23 kJ/kg and the melting and crystallization peak temperatures were found to be 5.83 °C and -8.10 °C, respectively. These thermal characteristics of OA/St/1GF composite PCM are respectively; It was determined as 18.54 kJ/kg, 5.66 °C and -8.15 °C. Additionally, the thermal behaviors of the obtained composites were investigated by the Temperature-History (T-History) method and their thermal conductivities were measured by using a thermal properties analyzer. As a consequence, based on the findings obtained, it has been evaluated that the prepared composite PCMs can be used as suitable candidates to meet the ambient temperature requirements in a wide variety of practical application areas, such as preventing frost in agricultural greenhouses, food and medical cold storage applications.