FARKLI ERİME SICAKLIKLARINA SAHİP GRAFEN NANOPARÇACIK KATKILI FAZ DEĞİŞTİREN MADDE KOMPOZİTLERİNİN ISIL CEVAPLARININ ARAŞTIRILMASI

THERMAL RESPONSE INVESTIGATION OF THE GRAPHENE NANOPARTICLES INCORPORATED PHASE CHANGE MATERIALS HAVING DIFFERENT MELTING TEMPERATURES

Özet

Bu çalışmada, farklı erime sıcaklıklarına sahip parafin esaslı faz değiştiren maddeler (FDMs) içerisine katkılanan aynı tip Grafen nanoparçacıkların (GNP) termal özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu kapsamda öncelikle 42oC, 62 oC ve 82oC erime sıcaklıklarına sahip FDM’ler içerisine kütlece %1, %3 ve %5 GNP katkılanarak elde edilen GNP/FDM kompozitleri, kimyasal ve termal olarak karakterize edilmiştir. Kimyasal karakterizasyon FT-IR spektrumlarının, termal karakterizasyon ise ısıl iletkenlik, erime/katılaşma sıcaklıkları ve enerji depolama kapasiteleri gibi özelliklerin ölçülmesiyle gerçekleştirilmiştir. Bir sonraki aşamada termal özellikleri belirlenen GNP/FDM kompozitlerinin bir enerji depolama birimindeki termal cevapları ve görselleştirmesi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar GNP kütle bölüntülerinin tüm FDM’lerde yaklaşık olarak aynı büyüklükte ısıl iletkenlik artışlarına, fakat farklı yüzdelik iyileştirmelere neden olduğunu göstermiştir. Buna karşın GNP katkısının erime/katılaşma enerji kapasitelerinde %13’e varan azalmaya neden olduğu belirlenmiştir. %5 GNP katkısının A42, A62 ve A82 FDM’lerin etkin kullanım süre performanslarını sırasıyla %54.5, %80.5 ve %63.3 iyileştirdiği belirlenmiştir. Aynı kompozitler için maksimum sıcaklık kısıtlama performaslarının ise sırasıyla 18.4, %10.9 ve %8.1 iyileştiği görülmüştür.

Abstract

In this study, the effects of the same type of Graphene nanoparticles (GNP) added to paraffin based phase change material (PCM) having different melting temperatures on thermal properties were investigated. In this respect firstly, GNP/PCM composites were obtained by adding GNP mass fraction of 1%, 3% and 5% into PCMs having melting temperatures of 42 oC, 62 oC, 82 oC and then obtained composites were chemically and thermally characterized. The chemical characterizations were conducted by measuring the FT-IR spectrums and thermal characterizations were made by measuring the properties such as thermal conductivities, melting/solidification temperatures and energy storage capacities. Then thermal responses and visualization of thermally characterized GNP/PCM composites were examined.The results indicate that the GNP mass fractions cause an increase in thermal conductivity of approximately the same magnitude in all PCMs, but a different percentage improvement. However, it was determined that the GNP contribution caused a reduction in melting/solidification energy capacities of up to 13%. It was determined that 5% GNP contribution enhanced the effective using period performances of the A42, A62 and A82 FDMs by 54.5%, 80.5% and 63.3% respectively. Maximum temperature restriction performances for the same composites were improved by 18.4, 10.9% and 8.1%, respectively.