AKÜMÜLATÖRLER

AKÜMÜLATÖRLER

Elektriğin bulunduğu zamanlardan beri elde edilen fazladan elektriği depolayıp sonradan kullanmanın çeşitli yolları araştırılmıştır. Örneğin, konu hakkında yeterli bilgisi olmayan birçok insandan dünyanın enerji ihtiyacını karşılamak için, yıldırım-şimşek olaylarındaki elektriği depolamanın bir çözüm olabileceği fikrini duymuş olabilirsiniz. Mantıklı bir fikir gibi görünse de bu büyüklükte enerjiyi depolayabilmenin pratik bir yolu bulunmamaktadır. Günümüz teknolojisi özellikle mobil araçlar ve kesintisiz enerjiye ihtiyaç duyan alanlarda daha önce depo edilen enerjiyi sonradan kullanmak üzere oluşturulan akümülatörlere ihtiyaç duymaktadır. Doğru akımla elektrikle doldurulabilen ve ihtiyaç duyulduğunda bu elektrik akımının kullanılmasına fırsat veren cihazların genel ismi akümülatördür. Kısaca "akü" olarak adlandırılan akümülatörlerin sahip olduğu enerji tükendiğinde tekrardan doldurulabilir.

Akümülatörlerdeki yükleme ve boşalma olayları kimyasal reaksiyonlara dayanır. Birçok akü türü olmakla birlikte çoğunun bilimsel dayanağı elektrotlarda gerçekleşen yükseltgenme ve indirgenme tepkimelerine dayanır. Bilindik bir kimya kavramı olan redox tepkimelerinin temeli bir elektrotta elektron verişi, diğer elektrotta ise elektron tutulması olarak oluşur. Bir iletken yardımıyla karşı elektrota geçmek isteyen elektronlar devre tamamlandığı sürece elektrik akımın oluşmasını sağlar.

Akümülatörler kullanılan elektrotun ve elektrolitin cinsine göre çeşitli türlere ayrılır.

Kurşunlu Akümülatörler:

1859'da G. Planté tarafından bulunan tip en çok kullanılan akülerdendir. Kurşun(Pb) ve Kurşun oksitten (PbO2) iki levhanın sülfürik asit çözeltisine batırılmış olarak bulunduğu akümülatörlerde aşağıdaki kimyasal tepkimeler gerçekleşir:

Pb (s)   +  SO42- (suda)           PbSO4 (s)   + 2e-    (Negatif elektrot)

PbO2 (s)  +  SO42- (aq)   +  4H+ (aq)  + 2e-   PbSO4 (s)  + 2H2O (potitif e.)

Tepkimelerin şekli için tıklayın

Ortalama %60 verimle çalışan bu akü türleri daha ziyade otomobillerde kullanılır. -18 derecenin altında verimleri oldukça düşmektedir. Ayrıca uzun süre kullanılmayan akülerin enerjileri zamanla yok olmaktadır.

             

Gaston Planté (1834-1889)

Nikel - Kadmiyumlu Aküler( Ni - Cd )

Bu aküler alkali akü olarak da anılmaktadır. kurşunlu akülerdeki asitli çözelti yerine(elektrolit) baz çözeltiler kullanılır. 20. yüzyıldan beri kullanılan bu türün icadı Edison'un çalışmaları sonrasında olmuştur.

Nikel kadmiyum aküler diğer akülere göre oldukça dayanıklıdır. Ortalama ömürleri 30 yıldır. Bakımları çok kolaydır. -20 ila 50 derece arasında yüksek verimle çalışırlar. Bazı türleri -40 derecelere kadar dayanabilir.

Uzun deşarj(boşalma) süreleri ni-cd aküleri endüstriyel uygulamalarının kullanım alanına sokmuştur. Sinyalizasyon sistemlerinde, cep telefonu baz istasyonlarında vb. kullanılabilirler. Bu bataryalar daha ziyade tampon batarya olarak adlandırılır. Tampon akülerin bir ucu şebeke gerilimine bağlıdır ve elektrik kesintilerinde veya yetersizliğinde devrenin kararlılığını sağlarlar. Bu akülerde aşağıdaki reaksiyon gerçekleşir:

2Ni (OH)3Cd -------> 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2

Nikel-Demirli Akümülatörler

Edison pili olarak da bilinen ve hem daha uzun ömürlü, hem de daha sağlam olduğu için bir zamnalar çok kullanılan nikel-demirli akümülatör, giderek yerini nikel- kadmiyumlu akümülatörlere bırakmaktadır. Nikel-demirli akümülatörlerde artı elektrot iletkenliği artırmak üzere içine grafit katılan nikel hidroksitle doldurulmuş, nikel kaplı çelik ceplerden oluşur. Eksi elektrotlar da demir tozu, demir (II) oksit ve cıva oksitle doldurulmuş yine cep biçiminde elemanlardır. Boşalma sırasında demir, demir (II) oksite dönüşürken, nikel (II) hidroksit de nikel (III) hidroksite dönüşür. Yükleme sırasında bu süreç tersine döner. Elektrolit olarak, aygıtın kapasitesini artırmak için az miktarda lityum hidroksit eklenen potasyum hidroksit kullanılır.

Kaynak : http://www.alternaturk.org