Improving the electrical performance of lead acid battery with electrodes containing different additives
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2017
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Enhanced flooded battey (EFB) is used on start stop vehicle that is serially producted because of sanctions for reducing emission values by European Union. These batteries have positive & negative paste containing different additives. Within the scope of the thesis, it is aimed to increase the electrical performance of EFB batteries by improving chemical properties of negative and positive electrode. For this purpose, H2O2, diatomites, carbon black and carbon fiber were used as additives in positive and negative paste. Experimental studies consist of three parts. In the first part, these additives and other chemicals (PbO, sulfuric acid, lignosulfonate, barium sulfate, glass fiber) were characterized. In the second part, positive and negative electrodes (anode, cathode) was prepared and characterized. The last part, prototype batteries or cells was prepared and electrical performance tests were done. Consequently, increasing the porosity of electrodes and penetration of sulfuric acid into more surface area were aimed adding diatomite additive in the positive and negative active material. However, diatomite has adversely affected the charge efficiency because of it creates passive areas in the active material. Carbon fiber additive were used in the positive and negative active material both in order to hold of the paste and bring carbon black properties. But, electrical performance of the batteries was not increased since carbon fiber was not homogenously distributed in the negative active material. Carbon black was added mixed with water and sulfuric acid for homogenously distrubition in the negative active material. With this additional method has positively contributed battery electrical performance. H2O2 additive was used both positive and negative active material in order to prevent excessive temperature rising, keep high moisture, increase porosity of electrodes by forming an intermediate reaction with free lead. Electrical performance of batteries is significantly increased with high porosity electrodes.
Avrupa Birliği tarafından emisyon değerlerinin azaltılmasına yönelik yaptırımlar nedeni ile standart üretim haline gelen start stop araçlarda gelişmiş kurşun asit akü (EFB) olarak adlandırılan aküler kullanılmaktadır. Bu aküler farklı katkı maddeleriyle desteklenen pozitif ve negatif pasta içeriklerine sahiptir. Tez çalışması kapsamında pozitif ve negatif aktif malzemenin kimyasal özellikleri geliştirilerek EFB akülerin elektriksel performanslarının arttırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla; H2O2, diatomlar, karbon siyahı ve karbon fiber pozitif ve negatif aktif malzemede katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar üç bölümden oluşmaktadır. Birincisi, bu katkı maddeleri ve diğer kimyasalların (PbO, sülfürik asit, lignosulfonat, baryum sülfat, cam elyaf) karakterizasyonudur. İkinci kısımda ise, negatif ve pozitif elektodun (anot, katot) hazırlanması ve karakterizasyonudur. Son kısım ise prototip akü veya hücrelerin oluşturulması ve elektriksel performans testlerinin gerçekleştirilmesidir. Prototiplerin elektriksel test sonuçları ile yeni bir katkı maddesi ilave edilmeyen, yani standart bir akünün test sonuçları kıyaslanmıştır. Elektiksel performans testleri Türk Standartları Enstitüsü 50342-1 ve 50342-6 standartlarına göre uygulanmıştır. Sonuç olarak, pozitif ve negatif aktif malzemede kullanılan diatom katkı maddesi kullanılarak elektrodun porozitesini arttırması ve sülfürik asidin daha fazla alana nüfuz etmesi amaçlanmıştır. Ancak, diatom elektrot yüzeyinde pasif alanlar yarattığından akülerin şarj verimini olumsuz etkilemiştir. Karbon fiber katkı maddesi hem pastanın tutunmasını sağlaması ve hem de karbon siyahına ait özellikleri elektroda kazandırması amacıyla pozitif ve negatif aktif materyalde kullanılmıştır. Ancak, karbon fiberin negatif aktif malzeme içerisinde homojen dağılımı sağlanamadığından akülerin elektriksel performanslarında bir artış olmamıştır. Karbon siyahı katkı kimyasalı, negatif aktif malzemede homojen dağılımının sağlanması için suda ve asitte karıştırılarak ilave edilmiştir. Bu ilave metodu ile akülerin elektriksel performansında olumlu katkı sağlanmıştır. H2O2 katkı kimyasalı hem pozitif hem de negatif aktif malzemede metalik kurşun ile ara bir reaksiyon oluşturarak aşırı sıcaklık yükselmesinin önlenmesi, nemin yüksek tutulması, elektrodun porozite oranının arttırılması amacıyla kullanılmıştır. Yüksek poroziteye sahip elektrotlar ile akülerin elektriksel performansına önemli oranda arttırılmıştır.
Avrupa Birliği tarafından emisyon değerlerinin azaltılmasına yönelik yaptırımlar nedeni ile standart üretim haline gelen start stop araçlarda gelişmiş kurşun asit akü (EFB) olarak adlandırılan aküler kullanılmaktadır. Bu aküler farklı katkı maddeleriyle desteklenen pozitif ve negatif pasta içeriklerine sahiptir. Tez çalışması kapsamında pozitif ve negatif aktif malzemenin kimyasal özellikleri geliştirilerek EFB akülerin elektriksel performanslarının arttırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla; H2O2, diatomlar, karbon siyahı ve karbon fiber pozitif ve negatif aktif malzemede katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar üç bölümden oluşmaktadır. Birincisi, bu katkı maddeleri ve diğer kimyasalların (PbO, sülfürik asit, lignosulfonat, baryum sülfat, cam elyaf) karakterizasyonudur. İkinci kısımda ise, negatif ve pozitif elektodun (anot, katot) hazırlanması ve karakterizasyonudur. Son kısım ise prototip akü veya hücrelerin oluşturulması ve elektriksel performans testlerinin gerçekleştirilmesidir. Prototiplerin elektriksel test sonuçları ile yeni bir katkı maddesi ilave edilmeyen, yani standart bir akünün test sonuçları kıyaslanmıştır. Elektiksel performans testleri Türk Standartları Enstitüsü 50342-1 ve 50342-6 standartlarına göre uygulanmıştır. Sonuç olarak, pozitif ve negatif aktif malzemede kullanılan diatom katkı maddesi kullanılarak elektrodun porozitesini arttırması ve sülfürik asidin daha fazla alana nüfuz etmesi amaçlanmıştır. Ancak, diatom elektrot yüzeyinde pasif alanlar yarattığından akülerin şarj verimini olumsuz etkilemiştir. Karbon fiber katkı maddesi hem pastanın tutunmasını sağlaması ve hem de karbon siyahına ait özellikleri elektroda kazandırması amacıyla pozitif ve negatif aktif materyalde kullanılmıştır. Ancak, karbon fiberin negatif aktif malzeme içerisinde homojen dağılımı sağlanamadığından akülerin elektriksel performanslarında bir artış olmamıştır. Karbon siyahı katkı kimyasalı, negatif aktif malzemede homojen dağılımının sağlanması için suda ve asitte karıştırılarak ilave edilmiştir. Bu ilave metodu ile akülerin elektriksel performansında olumlu katkı sağlanmıştır. H2O2 katkı kimyasalı hem pozitif hem de negatif aktif malzemede metalik kurşun ile ara bir reaksiyon oluşturarak aşırı sıcaklık yükselmesinin önlenmesi, nemin yüksek tutulması, elektrodun porozite oranının arttırılması amacıyla kullanılmıştır. Yüksek poroziteye sahip elektrotlar ile akülerin elektriksel performansına önemli oranda arttırılmıştır.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Lead Acid Battery, Positive Active Material, Negative Active Material, Hydrogen Peroxide, Diatomite, Carbon Black, Carbon Fiber, Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Kurşun Asit Akü, Katkı Maddeleri, Pozitif Aktif Malzeme, Negatif Aktif Malzeme, Hidrojen Peroksit, Diatom, Karbon Siyahı, Karbon Elyaf, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-ışını Kırınım Yöntemi (XRD)
