Yenilenebilir kaynaklardan potansiyel faz değiştirici maddelerin etkin sentez yöntemleri


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Kaan Kıraylar

Danışman: AYHAN YILDIRIM

Özet:

Enerji son yıllarda önemi giderek artan bir konu olup, tüketimi ve üretimi arasındaki fark giderek artmaktadır. Çevre sorunlarına neden olan fosil yakıtlara olan bağımlılığın azaltılması amacıyla yenilenebilir enerji kaynaklarına olan yönelim ile enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesi enerji konusunda büyük avantajlar sunmaktadır. Verimli bir kaynak olan güneşten yararlanılarak oluşturulan termal enerji depolama sistemleri ile enerji verimliliği üzerinde büyük artışlar sağlanmaktadır. Isı enerjisinin depo edilip ihtiyaç anında kullanılmasını sağlayan Faz Değiştirici Maddeler (FDM) son yıllarda gerek akademik gerekse endüstriyel camianın büyük ilgisini çekmektedir. FDM'ler gıda, tekstil, inşaat, elektronik, sağlık ve daha birçok farklı alanlarda kullanılmaktadır. Organik madde esaslı Katı-sıvı FDM'lerde yağ asidi esterleri en büyük ve ilgi çeken sınıfı oluşturmaktadır. Yeşil enerji başlığı altında kullanılan ve diğer sınıflara göre üstün özellikleri olan yağ asidi esterlerinin, yeşil kimyanın ilkelerine uygun olarak sentezlenmeleri de yeşil kimya-yeşil enerji arasındaki bağı güçlendirmektedir. Bu amaçla önemli FDM potansiyeli olduğu bilinen diesterlerin ve literatürde daha önce FDM özellikleri incelenmeyen tiya-vaks esterlerinin sentezleri yeşil kimyaya uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında sentezlenen yeni Brønsted asit karakterli iyonik sıvı katalizör kullanılarak, çözücüsüz ortamda yapılan esterifikasyon ve transesterifikasyon reaksiyonları ile yüksek verimlerle ilgili esterler sentezlenmiştir. Ester verimlerini arttırmak amacıyla reaksiyon optimizasyon çalışmaları yapılmış ve esterler reaksiyon ortamından kristallendirme gibi basit bir yöntemle izole edilmiştir. Geliştirilen sentez proseslerinin ve katalizörün endüstriyel kullanıma uygunluğunun araştırılması amacıyla büyük ölçekli sentez, katalizör geri kazanım ve tekrar kullanılabilirlik çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmada sentezlenen bütün esterlerin kimyasal yapıları 1H NMR, 13C NMR ve FTIR gibi spektroskopik yöntemlerle aydınlatılmıştır. FDM olarak ilk defa incelenen tiya-vaks esterlerinin termal analizlerinde, erime faz geçiş noktalarının 37 ile 62 ᴼC arasında değiştiği ve erime entalpilerinin 170 kJ/kg değerinin üzerinde olduğu bulunmuştur. Bu sonuçlar doğrultusunda aşırı soğuma davranışı göstermeyen tiya-vaks esterlerinin potansiyel FDM olarak uygun oldukları sonucuna varılmıştır