Soğuk depolama ve taşıma uygulamaları için kompozit faz değişim malzemelerinin geliştirilmesi ve termal özelliklerinin belirlenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HÜLYA GÜZEL
Danışman: Sibel Tunç
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, ürünlerin belirli bir süre için düşük sıcaklıklarda depolanmasına ve taşınmasına olanak sağlayabilecek polimer katkılı ve katkısız ötektik çözelti içeren kompozit faz değişim malzemeleri (FDM'ler) geliştirilmiş ve bunların termal özellikleri incelenmiştir. Mevcut literatür çalışmalarında geliştirilen FDM'lerden farklı bileşenler içeren, 0°C'nin altındaki düşük sıcaklıklarda uygulanabilme özelliği olan sodyum klorür-su (NaCl-H2O), magnezyum klorür-su (MgCl2.6H2O-H2O) ve lauril alkol-kaprilik asit (LA-KA) ötektik çözeltileri içeren kompozit FDM'ler geliştirilmiştir. Çalışmanın ilk kısmında FDM'lerin hazırlanmasında kullanılan çapraz bağlı sodyum poliakrilat (SPA), serbest radikal polimerizasyonu ile farklı oranlarda monomer kullanılarak sentezlenmiştir. Sentezlenen polimerler şişme testi, Fourier transform infrared (FTIR) spektroskopisi, termal gravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve viskozite ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Kütlece %20'lik akrilik asit kullanılarak sentezlenen SPA'nın şişme ve viskozite değerlerinin kütlece %30 ve %40'lık akrilik asit ile sentezlenen SPA'lara göre daha yüksek olduğu saptanmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında, NaCl-H2O, MgCl2.6H2O-H2O, KCl-H2O ve LA-KA çözeltilerinin faz diyagramları DSC cihazı kullanılarak incelenmiştir ve uygun sistemler için ötektik çözelti konsantrasyonları belirlenmiştir. NaCl-H2O ve LA-KA çözeltilerinin ötektik noktaları sırasıyla kütlece %23,3 ve %30 olarak tespit edilmiştir. Kompozit FDM'lerin hazırlanmasında, FDM'lerin aşırı soğuma sıcaklığını düşürmek için çekirdekleştirici ajanlar (NA'lar) olarak susuz kalsiyum klorür (CaCl2) ve kalsiyum hidroksit (Ca(OH)2), termal iletkenliği arttırmak için çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) ve halloysit nanotüp (HNT) ve çekirdekleştirici ajanların çökmesini ve faz ayrılmasını önlemek için SPA kullanılmıştır. Geliştirilen bütün FDM'lerin termal özellikleri DSC analizi ile belirlenmiştir. NaCl-H2O ötektik çözelti sistemi için en düşük erime sıcaklığı (-17,3°C olarak) ötektik+%1SPA+%3HNT+NA kompozit FDM sisteminde tespit edilirken, en yüksek gizli ısı değerleri ise sırasıyla 199,3 J/g, 200,1 J/g, 199,1 J/g ve 195,9 J/g olarak ötektik+%1SPA, ötektik+%1SPA+NA, ötektik+%1SPA+%1MWCNT ve ötektik+%1 SPA+%1MWCNT+NA kompozit FDM sistemlerinden elde edilmiştir. MgCl2.6H2O-H2O ötektik çözelti sistemi için en yüksek gizli ısısı değeri 94,9 J/g olarak ötektik+%1SPA+%3HNT+NA kompozit FDM'de saptanmıştır. Bu sistem için en düşük erime sıcaklığı, ötektik+%1SPA+%1HNT+NA kompozit FDM'de -13,3°C olarak tespit edilmiştir. LA-KA ötektik çözelti sistemi için -7,8°C erime sıcaklığı ile en düşük erime sıcaklığı ötektik+%1HNT+NA kompozit FDM'de tespit edilirken, -4,9°C'lik donma sıcaklığı ile en düşük donma sıcaklığı ötektik+NA kompozit FDM'de elde edilmiştir. LA-KA ötektik çözelti sisteminde erime sıcaklığındaki ve donma sıcaklığındaki en yüksek gizli ısı değerleri sırasıyla 185,2 J/g ve 170,9 J/g ile ötektik+%1HNT+NA kompozit FDM'de saptanmıştır. Ötektik+%3HNT+NA kompozit FDM, 0,3°C ile en düşük aşırı soğuma sıcaklığını sağlamıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar; tez kapsamında geliştirilen kompozit FDM'lerin, düşük depolama ve taşıma sıcaklıklarına sahip ürünlerde kullanımı için uygun özellikler taşıdıklarını ve böylelikle ürün kalitesinin korunmasını ve ürün kayıp oranlarının azaltılmasını sağlama potansiyeline sahip olduklarını göstermiştir.