Nitrat tuzlarının termo-fiziksel özelliklerini geliştirmek için deniz kestanesi görünümlü metal oksit nanogözenekli kürelerin tasarımı / Elif Betül Dursun; thesis advisor Hatice Duran Durmuş.

Tez (Yüksek Lisans)--TOBB ETÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Temmuz 2025

Son yıllarda, temiz, sürdürülebilir ve verimli enerjiye olan küresel talep önemli ölçüde artmıştır. Bu ihtiyacı karşılamak için yenilenebilir ve çevre dostu enerji kaynaklarını araştırmak önemlidir. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi (YGE) santralleri umut verici bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. YGE sistemlerinin performansı, kullanılan ısı transfer sıvılarının (ITA) termal özelliklerine büyük ölçüde bağlıdır. Son çalışmalar, nanoparçacık destekli eriyik tuzların, iyileştirilmiş spesifik ısı kapasitesi, daha geniş çalışma sıcaklığı aralığı ve gelişmiş termal kararlılık gibi olağanüstü termofiziksel özellikler sağlayabildiğini göstermiştir. Bu çalışmada, termal performanslarını iyileştirmek için deniz kestanesi şekilli mangan oksit nanoparçacıkların geleneksel eriyik tuzlara entegre edilmiştir. Bu nanoyapılar, tuz yüzeyinde yerinde büyüme ve ıslak kimyasal sentez olmak üzere iki farklı yaklaşımla istenen morfolojide başarıyla sentezlenmiştir. Nanoparçacıkların homojen dağılımını ve tuz matrisine kararlı entegrasyonunu sağlamak için iki aşamalı bir kristalizasyon protokolü kullanılmıştır. Bu çalışma, erime noktasını düşürmeyi, termal iletkenliği, Spesifik ısı kapasitesini iyileştirmeyi ve yığınlaşmayı en aza indirmeyi amaçlamaktadır. Yapılan DSC ve TGA analizine göre, katı katı geçiş sıcaklığında 4°C'lik bir düşüş bozunma sıcaklığında ise %30.5 artış görülmektedir. Bu daha geniş termal aralık, aynı sistem içinde artan duyulur ısı depolamasıyla sonuçlanır ve termal verimliliği iyileştirir. Bu iyileştirmeler, nanokompozitin geleneksel eriyik tuzlara kıyasla önemli avantajlar sunduğunu ve gelişmiş YGE uygulamaları için büyük potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.

In recent years, the global demand for clean, sustainable and efficient energy has increased significantly. To meet this need, it is important to explore renewable and environmentally friendly energy sources. Concentrated solar power (CSP) plants have emerged as a promising solution. The performance of CSP systems is highly dependent on the thermal properties of the heat transfer fluids (HTFs) used. Recent studies have shown that nanoparticle enhanced molten salts can provide outstanding thermophysical properties such as improved specific heat capacity, wider operating temperature range and enhanced thermal stability. In this study, sea urchin-shaped manganese oxide nanoparticles were integrated into conventional molten salts to improve their thermal performance. These nanostructures were successfully synthesized with the desired morphology by two different approaches, namely in situ growth on the salt surface and wet chemical synthesis. A two-step crystallization protocol was used to ensure homogeneous distribution and stable integration of the nanoparticles into the salt matrix. This study aims to reduce the melting point, improve thermal conductivity, specific heat capacity and minimize agglomeration. According to DSC and TGA analysis, a decrease of 4°C in solid to solid transition temperature and a 30.5% increase in decomposition temperature are observed. This wider thermal range results in increased sensible heat storage within the same system and eventually improves thermal efficiency. These improvements show that the nanocomposite offers significant advantages over traditional molten salts and has great potential for advanced CSP applications.