Faz Değiştiren Madde Olarak n-Hekzadekan Esaslı Mikrokapsüllerin Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Isıl Performansının T-Kayıt Yöntemiyle Belirlenmesi

Abstract

Faz değiştiren maddeler (FDM’ler), ısıl enerjinin gizli ısı olarak depolanabilmesine olanak sağlayan, sıvıdan katıya ya da katıdan sıvıya faz değişimi esnasında büyük miktarda ısının depolanmasına veya salınmasına izin veren yeni nesil enerji depolama malzemeleridir. FDM’lerin faz değişimi esnasında belirli bir hacimde tutmak amacıyla makro veya mikro/nano ölçekte kapsüllenmeleri gerekmektedir. Kapsülleme işlemi sayesinde malzemenin dış çevrelerden etkilenme derecesi azaltıldığı gibi malzemenin katıdan sıvıya geçişi esnasında mevcut kabuk hacminde sabit tutulması mümkün olmakta ve ısı transfer yüzeyi de arttırılmaktadır. Bu çalışmada, organik FDM’ler sınıfında yer alan bir parafin olan ve binalarda iç ortamın ısıl konforunun sağlanması hususunda uygun faz değişim sıcaklık aralığı sayesinde ısı depolama malzemesi olarak kullanım potansiyeli bulunan n-hekzadekan (n-HD), faz inversiyon emülsifikasyonu yöntemiyle mikro boyutta kapsüllenmiştir. Faz dönüşümü esnasında sızdırma problemi nedeniyle doğrudan uygulamalarda kullanımı uygun olmayan n-hekzadekanın kapsülleme işleminde, kabuk olarak binalarda yalıtım amaçlı sıklıkla kullanılan stiren (St) ve çapraz bağlayıcı divinilbenzen (DVB) kullanılmıştır. Elde edilen mikrokapsüllerin ısıl özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) ile incelenirken, morfolojik özellikleri ve kimyasal yapısı ise sırasıyla Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi ile belirlenmiştir. Elde edilen mikrokapsüllerin erime entalpisi 131,074 J/g olarak bulunurken, FDM içeriği %68,55 olarak hesaplanmıştır. Mikrokapsüllenmiş FDM’nin (MikroFDM) ve saf n-hekzadekanın ısı depolama özellikleri ısıtmalı-soğutmalı sirkülasyonlu bir banyo sisteminde karşılaştırmalı olarak test edilmiştir. T-Kayıt yöntemiyle gerçekleştirilen ölçümlerde elde edilen ısıl özellikler DSC analizinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. N-hekzadekan faz değişim maddesini içeren mikrokapsüllerin sahip oldukları boyut aralığı, faz değişim sıcaklık aralığı, ısı depolama kapasitesi ve gösterdikleri ısıl performans açısından binalarda iç mekan uygulamalarında ısıl konforun sağlanması noktasında kullanımının uygun olduğu ve binalarda enerji tasarrufu açısından önemli kazanımlar sağlayabilecekleri öngörülmüştür.