Kurşun asit akülerin performanslarının artırılması
Improving the performance of lead acid batteries
Yazar: METİN GENÇTEN
Danışman: PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry
Dizin: Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry

Özet:
Bu çalışmada kurşun asit aküler için fumed silika temelli jel elektrolit sistemleri oluşturulmuş ve elde edilen jel sistemleri için şarj-deşarj testleri yapılarak bu sistemlerin performansları incelenmiştir. Bu kapsamda öncelikle jel sistemleri için kullanılacak olan asidin derişimi (kütlece % 30) ve dönüşümlü voltametri çalışmalarında kullanılacak olan tarama hızı (20 mVs-1) olarak belirlenmiştir. Daha sonra jel hazırlanması için optimum fumed silika derişimi kütlece % 6 (hacimce % 66) olarak saptanmıştır. Optimum derişim belirlenerek hazırlanan jel elektrolit yapısı içerisine farklı katkı maddeleri (TiO2, B2O3, Al2O3, Na2SO4, MgSO4), farklı oranlarda eklenerek yeni jel formulasyonları oluşturulmuştur. Ayrıca fumed silika ve fumed silika ile TiO2 içeren jel elektrolit sistemlerinin elektrokimyasal davranışının sıcaklıkla değişimi incelenmiştir.Hazırlanan jel elektrolit sistemleri için optimum derişimler, karıştırma hızları ve karıştırma sürelerinin saptanması elektrokimyasal yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda sistemleri elektrokimyasal olarak karaterize etmek amacıyla dönüşümlü voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılmıştır. Jel elektrolit sistemlerinin performanslarının ölçülmesi amacıyla da dönüşümlü şarj-deşarj tekniği kullanılmıştır. Dönüşümlü şarj-deşarj testi sonuçlarına göre sadece sülfürik asit içeren elektrolit sistemine oranla jel elektrolit sistemlerinde kapasitede artış görülmüş ve en iyi kapasite değerine kütlece % 6 (hacimce % 66) oranında fumed silika içeren sistemde (3,5 mAh) ulaşılmıştır.Dönüşümlü voltametri çalışmalarında kullanılan elektrotların yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Optik mikroskop kullanılarak ise jel elektrolit sistemlerinin yapıları incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: Kurşun asit akü, Dönüşümlü Voltametri (CV), Empedans Spektroskopisi (EIS), Dönüşümlü Şarj-Deşarj, Fumed Silika, Jel Elektrolit

Abstract:
In this study, fumed silica-based gel electrolyte systems were prepared for lead-acid batteries and charge-discharge tests were performed to investigate the performance of these gel systems. In this context, primarily the concentration of acid used to prepare the gel systems and scanning rate for the cyclic voltammetry were determined as w/w % 30 and 20 mVs-1, respectively. Later, the optimum concentration of fumed silica was determined as w/w % 6 (v/v % 66) to prepare the gel systems. The novel gel formulations were obtained adding different amounts of some additives (TiO2, B2O3, Al2O3, Na2SO4, MgSO4) into the gel system having optimum amount of fumed silica. Besides, the electrochemical behaviors of gel systems having fumed silica and TiO2 were determined in different temperatures.Electrochemical methods were used to determine the optimum concentrations, stirring time and stirring rate for the preparation of the electrolyte systems. In this perspective, cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy methods (EIS) were performed to characterize the gel electrolyte systems as electrochemical. The performance of the gel systems was determined using the cyclic charge-discharge method. According the results of cyclic charge-discharge tests, the capacities of gel systems having fumed silica and other additives were better than the system having just sulfuric acid. The best capacity was determined the gel system having w/w % 6 fumed silica as 3,5 mAh.Finally, the surface morphology of the electrode used for cyclic voltammetry was characterized by scanning electron microscope (SEM). The gel electrolyte systems were investigated using optical microscopy.Keywords: Lead-Acid Battery, Cyclic Voltammetry (CV), Impedance Spectroscopy (EIS), Cyclic Charge-Discharge, Fumed Silica, Gel Electrolyte