Termična analiza fazno spremenljivih materialov za uporabo v stavbahTurkovic, Mihael (Avtor) Čelan Korošin, Nataša (Mentor) fazno spremenljivi materialitermična analizakompozitni materialiTG-GC-MSFazno spremenljivi materiali oziroma PCM-i (ang. Phase change materials) so snovi, ki pri faznem prehodu absorbirajo ali sprostijo znatno količino toplote. To so materiali, ki lahko shranijo toplotno energijo in imajo velik potencial na področju hlajenja ter ogrevanja stavb z namenom zmanjšanja porabe energijskih virov in finančnih stroškov. Pomembne lastnosti pri izbiri PCM-ov so običajno toplotna kapaciteta, obstojnost, nestrupenost, še posebej pa sta pomembni temperatura faznega prehoda in talilna oz. izparilna toplota. Čeprav je slednja običajno višja, pa prehod tekoče-plinasto zaradi velike spremembe v volumnu ni primeren za uporabo v infrastrukturi. V tem magistrskem delu sem z različnimi metodami termične analize preučeval termične karakteristike parafinskih PCM-ov in kompozitov ter na podlagi lastnosti določil njihovo primernost za uporabo v infrastrukturi. Toplotno kapaciteto materialov sem določeval s safirno metodo, ki zahteva izvedbo meritev diferenčne dinamične kalorimetrije (DSC) na vzorcih in safirju, ki ima znano toplotno kapaciteto v izbranem temperaturnem območju. Najvišjo toplotno kapaciteto je imel vzorec PCM-a, sledila sta vzorca kompozitov in na koncu beton. Visoka toplotna kapaciteta je zaželena, saj bo material tako shranil več toplote. Za določevanje entalpij prehoda in obstojnosti materiala skozi več temperaturnih ciklov sem uporabil ciklično DSC, kjer so vzorci bili izpostavljeni nizu ciklov hlajenja in segrevanja. Vsi analizirani vzorci so izkazali dobro obstojnost, saj se entalpije faznih prehodov niso manjšale, kar pomeni, da bi tovrstne materiale lahko uporabili skozi daljše časovno obdobje. Poleg tega smo določili, da je najvišjo entalpijo prehoda imel vzorec PCM-a, sledil je kompozit z več dodanega PCM-a in nato kompozit z manjšim deležem PCM-a. Sestavo PCM-ov in kompozitov smo preučevali s sklopitvenima tehnikama TG MS in TG-GC-MS. Signal analize TG-MS poda kompleksen masni spekter, saj se na analizatorju hkrati analizirajo vse plinske zvrsti, ki so sproščene pri določeni temperaturi, zato je določitev vseh prisotnih zvrsti prezahtevna. To težavo smo odpravili z uporabo TG-GC-MS, kjer se pline pri izbrani temperaturi zbira v ločene zanke in se jih nato loči z GC. Zaradi te ločbe vsaka plinska zvrst pride posebej v masni analizator in sem z uporabo knjižnice masnih spektrov lahko določil, katere zvrsti so se sproščale iz vzorca. Najmočnejši so bili signali za ogljikovodike, kar je bilo pričakovano, saj so bili uporabljeni PCM-i na parafinski osnovi. Najbolj izrazit signal je bil za oktadekan, kar je ustrezalo specifikaciji PCM28, ki ima tališče pri 28 °C, saj je to tudi tališče oktadekana. Na podlagi dobljenih rezultatov sem potrdil, da imajo parafinski PCM-i velik potencial za nadaljnje raziskave in razvoj za uporabo v stavbah.20252025-02-20 12:20:03Magistrsko delo/naloga167411VisID: 24139COBISS_ID: 228196611sl