Development of solar absorbers for water evaporation using bismuth-tin core-shell particles

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji Ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: DUYGU İNCE

Danışman: Simge Çınar Aygün

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez, su kıtlığı sorununu ele alan bir su buharlaştırma sistemi için BiSn çekirdek-kabuk parçacıklarını kullanılarak bir solar soğurucu katman geliştirilmesini incelemektedir. Yeni keşfedilen fototermal özelliklere sahip BiSn çekirdek-kabuk parçacıkları, ötektik bileşimdeki alaşımından ultrasonikasyon yöntemiyle sentezlenmiş ve literatürde ilk kez su buharlaştırma cihazlarında kullanılmıştır. Güneş enerjiyle çalışan su buharlaştırma cihazlarının yapım stratejileri, yapısal bileşenler ve fototermal malzemeler dahil olmak üzere detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Selüloz alt tabakalara entegre edilmiş BiSn parçacıkları kullanılarak hazırlanan solar soğurucu tabakalar, ıslak durumda yaklaşık %85 geniş bant ışık emilimi sergilemiştir. Bu katman prototipe entegre edildiğinde, sistem maksimum ıslak yüzey sıcaklığı olan 37 °C sıcaklığa ulaşmıştır. Buharlaşma oranı 15 döngü boyunca ölçülmüş ve performansta kayda değer bir düşüş gözlemlenmemiştir. Deneyler sırasında ortalama su buharlaşma verimliliği %85 olarak hesaplanmış ve maksimum buharlaşma oranı 1.49 kg/m²h olarak kaydedilmiştir. Tuzlu su testleri, %10 tuzluluk oranında performansın 1 saatlik deneyler boyunca korunduğunu ortaya koymuş ve sistemin, ortalama deniz suyu tuzluluğu olan %3,5 oranını aşan koşullarda dayanıklılığını göstermiştir. %20 tuzlulukta ise performans, böylesine aşırı zorlu koşullarda beklendiği gibi azalmıştır. Sistem doğrulaması için, su buharlaştırma cihazlarında yaygın olarak kullanılan bir fototermal malzeme olan iletken karbon siyahının performansı BiSn ile benzer koşullar altında test edilmiştir. Bu sonuçlar, sistemin güvenilirliğini doğrulamıştır. BiSn parçacıklarının sıvı metal çekirdeği, oksit kabuğu ve çekirdek-kabuk yapısı, bu malzemeyi güneş enerjisiyle çalışan buharlaştırma sistemleri için umut vadeden bir alternatif haline getirmektedir.