Grafen Esaslı Malzemelerin Topraklama Çubuğu Olarak Kullanım Potansiyelinin Araştırılması

Abstract

Elektrik tesislerinde herhangi bir elektrik kaçağı tehlikesine karşı gövdelerinin bir iletkenle toprağa gömülü vaziyetteki "topraklama" sistemine bağlanmasını büyük önem taşımaktadır. Topraklamanın temel amacı kaçak durumunda akımların toprağa akması için düşük dirençli bir yol sağlayarak elektrik sistemlerinin güvenliğini ve düzgün çalışmasını sağlamaktır. Toprak içinde gömülü bulunan topraklama iletkenlerinden toprağa geçiş direnci asıl dikkat edilmesi gereken dirençtir. Topraklama malzemesi olarak kullanılan bakır ve alüminyumun maliyetlerinin artması üreticileri daha ucuz ve teknolojik malzemelere yönlendirmiştir. Özellikle grafen esaslı malzemelerin sahip olduğu yüksek iletkenlik ve korozyon direnci topraklama elektrodu olarak kullanımını ilgi çekici hale getirmiştir. Bu çalışmada, yarı-katı döküm tekniği ile üretilen %0,6 ağ. grafen içeren alüminyum alaşımlı malzemelerin korozyon direnci, ısıl ve elektrik iletkenlik değerleri bakır ve alüminyum metaller ile kıyaslanarak değerlendirilmiştir. Yapılan değerlendirmeler neticesinde, grafen esaslı topraklama çubuğunun bakır ve alüminyum malzemeye oranla OCP değerleri daha kararlı bölgede durmakta bu durum korozyon direncini yüksek göstermektedir. Grafen topraklama çubukların ısıl iletkenliğinin yüksek (222 W/mK) ve elektriksel iletkenliğinin ise (107,3 mS) bakıra (81,1 mS) göre kabul edilebilir oranda artış yaşandığı tespit edilmiştir. Topraklama çubuğu olarak grafen esaslı yapının 101,6 A akım taşıma kapasitesine sahip olması bakıra (114 A) kıyasla alternatif bir malzeme olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Ayrıca mekanik dayanımında %0,6 ağ. orandaki grafen çubuklu malzemenin 315 MPa çekme dayanımına ve 85 HV sertlik değerine sahip olması çubukta arzu edilen mukavemet ve sertliği topraklama malzemesi olarak gösterebileceği sonucuna varılmıştır.