Kutup uyartımlı bir desülfatör sistemi geliştirilerek kurşun asit akülerin ömür arttırımının sağlanması ve performans değerlendirmesi

Abstract

Bilim insanları 18. Yüzyılda elektrik çalışmalarına önem vermiştir. Yapılan icatlarla birlikte elektrik akımının sürekli hale gelmesi ihtiyacı doğmuştur. Tekrar tekrar şarj edilebilen kurşun asit akü sisteminin temelleri 1860 yılında Gaston Planté tarafından temelleri atılmıştır. Yalıtılmış şeritlerle ayrılmış ve sülfürik aside batırılmış iki kurşun levhadan oluşan ilk akümülatör yapılmıştır ve bu akümülatörün gelişmiş biçimi günümüzde otomotiv sektöründe yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Kurşun asit aküler otomotiv ve diğer birçok uygulama için tercih edilen teknoloji olmaya devam etmektedir. Kurşun asit akülerin sağlam, kötüye kullanıma toleranslı, düşük maliyetli ve iyi anlaşılmış olduğu kanıtlanmıştır. Endüstriyel ve ulaşım sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Dünya çapında kurşun asit akü pazarı, 2010 yılında yaklaşık 60,3 milyar ABD doları değerindeki bir sektördür. Talebinin 2023 yılına kadar yaklaşık 114,6 milyar ABD dolarına çıkması beklenmektedir. Kurşun asit akülerinin büyük avantajlarının yanında dezavantajlara da sahip olmaktadır. En büyük dezavantajı plakalar arasında gerçekleşen sülfatlaşmadan dolayı iç direncinin artarak kapasitesinin düşmesidir. Kurşun asit akü içerisinde gerçekleşen elektrokimyasal tepkimeler sonucu akü içerisinde sülfat molekülleri oluşmaktadır. Bu sülfat molekülleri zamanla çevresel faktörlerin etkisiyle plakalara yapışıp plakalar ve elektrolit arasında yalıtım görevi görerek plakalar ve elektrolit arasında istenen kimyasal tepkimenin oluşumunu engellemektedir. Akü içerisinde gerçekleşemeyen kimyasal tepkimeden dolayı akü kapasitesinde düşmeler gözükmektedir. Zamanla plakalara yapışan sülfat moleküllerinin akü içerisinde oluşan kimyasal tepkimeye göre hesaplanması yapılması amaçlanmıştır. Akülerin elektrokimyasal tepkime kontrolünün amaca uygun olarak gerçekleştirilmesi, ömürlerinin uzatılması ve verimli kullanılması ile ilgili birçok farklı çalışma yapılmıştır. Bu çalışmalardan en önemlisi desülfatör teknolojisi olup plaka üzerine darbe tekniği kullanılarak plakalara yapışan sülfat moleküllerini iyonize edip kimyasal tepkimeye katılmasını kolaylaştırmaktır. Desülfatör, plaka üzerinde kurşun sülfat moleküllerini temizleyen ve elektrolit sıvının yoğunluğunu düzenleyen elektronik bir cihazdır. Desülfatör teknolojisi plakalara yüksek frekanslı darbeli akımlar göndererek kurşun sülfatın tekrar asit çözeltisine geri kazandırılmasına katkı sağlamaktadır. Mevcut kurşun sülfat kristallerini tersine tepkimeye girmeye zorlayarak, akünün iç direncinin azalmasına ve akü veriminin artmasına katkıda bulunarak akünün maksimum performans vermesine ve kullanım ömrünün üstüne ulaşmasını hedeflemektedir. Anahtar Kelimeler: Kurşun, Ekonomi, Çevre, Sülfatlaşma, Desülfatör

Scientists gave importance to electricity studies in the 18th century. With the inventions made, the need for the electric current to become continuous arose. The foundations of the rechargeable lead acid battery system were laid in 1860 by Gaston Planté. The first accumulator, consisting of two lead plates separated by insulated strips and dipped in sulfuric acid, was made, and the advanced form of this accumulator is now widely used in the automotive industry. Lead acid batteries continue to be the technology of choice for automotive and many other applications. Lead acid batteries have proven to be robust, abuse tolerant, low cost, and well understood. It is widely used in the industrial and transportation sectors. The worldwide lead acid battery market was an industry worth approximately US $ 60.3 billion in 2010. Its demand is expected to increase to approximately US $ 114.6 billion by 2023. In addition to the great advantages of lead acid batteries, it also has disadvantages. Its biggest disadvantage is that its internal resistance increases and its capacity decreases due to sulfation between plates. Sulphate molecules are formed in the battery as a result of electrochemical reactions taking place in the lead acid battery. These sulphate molecules adhere to the plates with the effect of environmental factors over time and act as insulation between the plates and the electrolyte, preventing the formation of the desired chemical reaction between the plates and the electrolyte. There is a decrease in the battery capacity due to the chemical reaction that cannot occur in the battery. It is aimed to calculate the sulphate molecules adhering to the plates over time according to the chemical reaction that occurs in the battery. Many different studies have been carried out to control the electrochemical reaction of batteries in accordance with the purpose, to extend their life and to use them efficiently. The most important of these studies is the desulfation technology, using the impact technique on the plate to ionize the sulphate molecules adhered to the plates and facilitate their participation in the chemical reaction. Desulfation is an electronic device that cleans lead sulphate molecules on the plate and regulates the density of the electrolyte liquid. Desulfation technology contributes to the recovery of lead sulphate back into the acid solution by sending high frequency pulsed currents to the plates. By forcing the existing lead sulphate crystals to react reversely, contributing to the decrease of the internal resistance of the battery and the increase of the battery efficiency, it aims to give the battery maximum performance and reach the more service life. Keywords: Lead, Economy, Environment, Sulfation, Desulfation