Boraks'ın enerji depolama özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tezde, boraks dekahidrat’ın enerji depolama ve pompalama özellikleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda Eti Maden İsletmeleri Genel Müdürlüğü’nden sağlanan numuneler kullanılmıştır. Boraksın duyulur enerji depolama kapasitesi ve gizli enerji depolama özellikleri klasik ısıtma, mikrodalga ısıtma ve kalorimetrik yöntemler kullanılarak belirlenmiştir. Dehidratize boraksın su ile tepkimesinin aktifleme sıcaklığı ile değişimi incelenmiştir. Dehidratize boraks dekahidratın depoladığı enerjiyi su ile tepkimeye girerek geri verdigi bulunmuştur. Dehidratize boraks dekahidratın normal şartlarda su buharı ile reaksiyon vermediği vakumda ise hidrasyon tepkimesi verdigi ve soğutma işlemleri için düşük basınçta çalışılması gerektiği bulunmuştur. Dehidrasyon sonucu oluşan numune boraks pentahidrat ile hidrasyon sonucu oluşan numune boraks dekahidrat ile ısıl ve kristalografik olarak karsılaştırılmıştır. Bu amaçla TGA, DTA, DSC ısıl, XRD kristalografik analiz ve SEM gibi görüntüleme teknikleri kullanılmıştır. Bu analizler sonucunda boraks-su tepkimesinin tersinir olarak gerçekleştiği ve enerji depolama için kullanılabilir olduğu sonucuna varılmıştır. Boraks dekahidrat’ın TGA analiz sonuçları kullanılarak katı-gaz tepkimesinin termokinetik analizi Coats-Redfern ve Arrhenius modelleri ile yapılarak aktivasyon enerjisi ve reaksiyon derecesi belirlenmiştir. Boraks dekahidrat’ın hacimsel enerji depolama kapasitesi hesaplanmış ve yaygın bazı enerji depolama malzemeleri ile karşılaştırılmıştır. Son olarak boraks-su ısı pompası sisteminin termokimyasal özellikleri, lnP-1/T grafigi çizilerek buharlaşma entalpisi, sistemin çalıştıgı sıcaklık ve basınç aralıkları belirlenmiştir. Buna göre kurulan enerji depolama ve pompalama deneysel sistemi üzerinde yapılan soğutma çalışmalarında boraks-su sisteminde oda sıcaklığından 2 °C’ye kadar inilmiştir.