Yoğunlastırılmış Güneş Enerjisi Santrallerinde Kullanılmak Üzere Termofiziksel Özellikleri Iyilestirilmis Nitrat Bazlı Tuz Eriyik/nanogözenekli Alumina Membran Kompozit Yapıların Tasarlanması

Abstract

Tuz eriyikleri benzersiz fizikokimyasal özelliklerinden dolayı hem ısı transfer ajanı (ITA) hem de termal enerji depolama (TED) akıskanı olarak çok farklı uygulamalar için kullanılmaktadır. Tuz eriyikler ve bunların karısımları, düsük viskozite, düsük buhar basıncı, düsük maliyet, yüksek kimyasal kararlılık ve çevre dostu olmaları gibi önemli avantajlarından dolayı bir endüstriyel akıskan için arzu edilen tüm özelliklere sahiptirler. Bu malzemelerin temel fiziksel ve kimyasal özellikleri 19yy dan beri arastırılmaktayken, modern sanayide ilk kullanımı, 1950 yılında Oak Ridge Ulusal Laboratuarı'nda (ORNL) uçak teknoloji gelisimi için gerçeklestirilmistir. Bunun dısında, erimis tuz ötektik bilesiminin çok farklı alanlarda ITA TED akıskanı olarak kullanımının sistem verimliligini arttırmada etkili oldugu gözlemlenmistir. Günümüzde bu eriyikler çalısma sıvısı olarak nükleer enerji santralleri, kimya endüstrisi, petrol rafinerileri ve yogunlastırılmıs günes enerjisi (YGE) santralleri gibi birbirinden çok farklı alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Tüm bu uygulamalarda, kullanılan tuz karısımı türü ve oranları kullanım alanlarına göre seçilmektedir. Bu projede kullanılan tuz karısımının türü ve bilesimi yogunlastırılmıs günes (YGE) elektrik santrallerinde ısı depolanması ve aktarılması ajanı olarak kullanımı üzerine tasarlanmıstır. Ancak, etkin bir ısı transfer akıskanı olarak kullanılabilmeleri için bu tuz eriyiklerin bazı termo fiziksel özelliklerinin daha da iyilestirilmesi gerekmekteydi. Örnegin ucuz temin edilebilen klasik tuz eriyiklerin erime noktaları YGE uygulaması için oldukça yüksek sayılmaktadır (240 C'ye kadar). Bu uygulamada ana problem tuz eriyigin aksam saatlerinde ya da kıs aylarında kolayca donması ve boru hattını tıkayarak çalısma sartlarını zorlastırmasıdır. Bu nedenle, daha düsük bir erime noktası (tercihen 60 -100 C aralıgında) ve daha yüksek termal karalılık (500 C'nin üzerinde) sıcaklıgına sahip ucuz tuz eriyik bilesimlerine acil olarak ihtiyaç vardır. Tuz eriyigin erime sıcaklık ve bozunma sıcaklık aralıgına çalısma aralıgı denir ve pratik kullanımlarda bu aralıgın olabildigince genis tutulması istenmektedir. TÜBITAK 118M582 Numaralı proje çalısmamızda YGE santrallerinde kullanılmak üzere düsük erime sıcaklıklı , yüksek termal kararlılıkta ve piyasadaki tuz formülasyonlarına nazaran en az %80?lik bir artısla 1 W/mK termal iletkenlik sabitine sahip yeni bir nanoyapılı ötektik tuz kompozit yapının gelistirilmesini hedefledik. Bu amaçla tuz eriyik olarak tekli NaNO3, KNO3 ve bunların ikili karısımları (NaNO3/KNO3) kullanılmıstır. 30 aylık çalısma sonucunda bu hedeflerden ikisine (termal kararlılık ve iyilestirilmis termal iletkenlik sabiti) basarılı bir sekilde ulasılmıstır.