Akümülatör (Akü) Ne Demektir

Akümülatör (Akü) Ne Demektir

Akümülatörler; boşalma yönünün tersinde elektrik akımı verildiğinde do-lan, tersinir pillerdir Akım verildiğinde, boşalma sırasında gerçekleşen kimyasal süreçler tersine döner ve boşalma-dolma çevirimi sırasında yitirilen bir miktar enerji dışında, akümülatör yeniden eski durumuna gelir
1839da İngiliz hukukçu Sir William Groveun tasarladığı platin elektrotlu pil, doldurulabilir pilin yapımında ilk adımdı Suyun, yüksek sıcaklıklara kadar ı-sıtılan platin elektrotların etkisiyle hidrojen ve oksijene ayrışmasına dayanan bu pil, tasarım aşamasında kaldı Doldurulabilen ilk pilin yapımını 1859da Fransız fizikçi Gaston Planté başardı Kurşunlu akümülatör denen ve bugün de en çok kullanılan akümülatör türlerinden biri olan bu aygıtın ilk biçimi, araların kauçuk şeritler yerleştirilerek birbirine dolanmış ve yüzde 10luk sülfürik asit çö-zeltisine daldırılmış iki kurşun levhadan oluşuyordu Levhalara elektirk akımı ve-rildiğinde enerjiyi depolayabilen bu aygıt, aldığı enerjiyi büyük bir hızla, dola-yısıyla şiddetli bir akım halinde geri verebiliyordu Ne var ki, yaklaşık 20 yıl bo-yunca yalnız laboratuvar araştırmalarına konu olduktan sonra bugün kullanı-lan kurşunlu akümülatöre dönüşebildi Günümüzde kurşunlu akümülatörden başka nikel-kadmiyumlu, nikel-demirli ve gümüş-çinkolu akümülatörler de kul-lanılmaktadır

AKÜMÜLATÖRÜN ÇALIŞMA PRENSİBİNİN İNCELENMESİ

DENEYİN AMACI:

Elektrik enerjisini kimyasal enerjiye çevirmek, depola-nan enerjiyi tekrar elektrik enerjisine çevirerek “şarj ve deşarj” olaylarını gör-mek

KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER:

1döküm ayak (2 adet)
4hertz ayağı (2 adet)
7ampul (2,5 volt)
10sülfirik asit
2statif çubuk
5kurşun levha(2 adet)
8geniş beherglas
11güç kaynağı
3bağlama parçası
6bağlantı kablosu
9ampul duyu

DENEY DÜZENEĞİ:

DENEYİN YAPILIŞI:

1-Döküm ayağa statif çubukları bağlayınız Üstüne bağlama parçası yardımıyla hertz ayaklarını tutturunuz

2-Beherglas içerisine üçte iki kadar su koyunuz İçerisine az miktar sülfirik asit koyunuz

3-Hertz ayaklarına 2 tane kurşun levhayı bağlayınız Kurşun levhaları hazırladığınız sülfirik asit çözeltisine daldırınız

4-Hertz ayaklarının küçük deliklerine bağlantı kablolarını takınız Bağlantı kablosunun bir ucunu güç kaynağının ( + ) kutbuna, diğer ucunu da ( - ) kutbuna bağlayınız

5-Tüm bağlantıları yapıp şekildeki düzeneği oluşturduktan sonra güç kaynağını 6-8 volt arasında açınız

6-Asidin içerisindeki kurşun levhalardan kabarcıklar çıkacaktır 5 dakika bekleyiniz Sonra güç kaynağındaki bağlantı kablolarını söküp, hemen ampul duyuna bağlayınız Ampulun yandığını gözleyiniz

DENEYİN SONUCU:

Akümülatörler doldurulurken elektrik enerjisini depolar, boşalırken de biriktirdikleri enerjiyi kimyasal yolla elektrik akımına çevirirler

TEORİK BİLGİ:

Akümülatör (halk dilinde akü olarak bilinir) ; elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürerek depolayan, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilen doğru akım kaynaklarıdır

Akümülatörde elektrolit olarak sülfirik asit çözeltisi, elektrot olarak da genellikle kurşun elektrotlar kullanılırSülfirik asit içerisine konulan kurşun elekrotlarda potansiyel fark oluşturmak için doğru akım kaynağına bağlanır (ŞARJ) Bir süre (5 dk) akım verilerek elektrotlarda potansiyel fark oluşturulur Bu durumda (- ) kutba bağlı elektrot kurşun (Pb+), ( + ) kutba bağlı elektrot ise kurşun dioksit (PbO2) haline gelir Elektrolit içinde iki farklı elektrot gibi davranırlar ve akım verebilecek doğru akım kaynağı elde edilir Devreye voltmetre bağlanırsa potansiyel farkın 2,2 volt olduğu görülür Bu değer kısa sürede 2 volta düşer ve bir müddet bu değerden akım verir

Elektrotlar aynı kap içerisinde farklı gözlere konup seri bağlanırsa “akü” elde edilir Akümülatör akım verirken doldurma sırasındaki olaylar tersine döner Bu olaya “DEŞARJ” denir

AKÜMÜLATÖR ÇEŞİTLERİ

I Kurşunlu Akümülatörler

Kurşunlu akümülatörler, taşıtlarda yaygın olarak kullanılan akümülatör türüdür İlk örneklerinde, içindeki kimyasal tepkimeler sırasında açığa çıkan etkin kurşun oksit ve süngersi kurşun atıkları kısa devrelere neden oluyordu Bu maddeleri tutabilecek kurşun bir ızgaranın kullanılmasıyla kısa devreler önlen-di Bugünkü kurşunlu akümülatörlerde yüzde 5 oranında antimon içeren kur-şun alaşımlardan yapılma ızgaralar kullanılır Levhalar kurşun monoksit ve sey-reltik sülfürik asit karışımıyla sıvanmıştır Bu karışıma çoğu kez kırmızı kurşun da eklenir Eksi levhada, genleştirici görevi yaparak verimi artıran kurum, baryum sülfat ve organik tahta artıkları da az miktarda kullanılır Levhalar havayla kurutulduktan sonra artı ve eksi yüklü elektrotlara dönüştürülür Eksi elektrot süngersi kurşuna indirgenirken, artı elektrot kurşun oksit oluşturacak biçimde yükseltgenir Tahta, kauçuk, plastik ya da cam elyafından yapılmış gözenekli bir yalıtım elemanıyla birbirinden ayrılan levhalar cam ya da kauçuk bir tank içindeki seyreltik sülfürik asitten oluşan elektrolite daldırılır

Her biri 2,05 V luk gerilim üreten ve paralel bağlanmış birkaç lavha çif-tinden oluşan piller, 6 ya da 12 V luk gerilim verecek biçimde seri bağlanır Her pilin elektroliti, kendi özel bölmesi içindedir

Boşalma sırasında levhalar kurşun sülfata dönüşürken elektrolitteki sül-fürik asit de tüketilir Bu arada su açığa çıkar Akümülatördekalan yük miktarı, elektrolitin suya göre yoğunluğunun (özgül ağırlık) ölçülmesiyle bulunabilir

Akümülatörden doğru akım geçirildiğinde elektrot tepkimeleri ters yön-de gelişir ve akümülatör yüklenir Aşırı yükleme yapıldığında elektrolizlenerek hidrojen ve oksijene ayrıştığından, akümülatörde su kaybı olur Eksilen suyu ta-mamlamak gerekir fakat sülfürik asit eklemeye kesinlikle gerek yoktur

II Nikel-Kadmiyumlu Akümülatörler

Bu tür akümülatörlerde, potasyum hidroksit çözeltisinden oluşan bir elektrolit, nikel hidroksitten yapılmış bir katot ve kadmiyumdan oluşan bir anot bulunur Anot ve katot, kadmiyum ve nikel tuzu emdirilmiş ve kimyasal olarak istenen oksitler haline getirilmiş çok gözenekli nikel levhalardır Yapıştırma levhalı türlerdeyse, etkin maddelerle doldurulmuş cepleri olan, nikel kaplan-mış çelik levhalar kullanılır Levhaların birindeki etkin madde kadmiyum oksit, öbüründeki nikel hidroksittir

Levhalar, potasyum hidroksit çözltisiyle doluçelik bir kaba yerleştirilir Birbirlerine değmelerni engelleyen plastik ya da kauçuk kalıplarla yerlerinde tutuldukları için, gözenekli yalıtıcılara gerek duyulmaz Potasyum hidroksit tüketilmediğinden, elektrolitin özgül ağırlığı pilde kalan yük miktarını göstermez Bu tür akümülatörler hafif olduğu için, daha çok radyo gibi taşınabilir aygıtlarda kullanılır Teknolojinin ilerlemesiyle, telsizlerde kullanılmaya uygun, sızdırmaz nikel-kadmiyumlu piller de yapılabilmiştir

III 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

III Gümüş-Çinkolu Akümülatörler

Son yıllarda uygulama alanı giderekgenişleyen bir akümülatör türüdür Bu akümülatörde elektrolit olarak, çinko hidroksitle doyurulmuş potasyum hidroksit kullanılır Eksi elektrot, ızgaralı bir gümüş perdenin çevresinde yer alan ve elektrolitin aşındırıcı etkisine direnebilmesi için bir miktar cıva katılan gözenekli saf çinko levhadan oluşur Artı elektrot, genellikle elektrokimyasal yollarla gümüş peroksite yükseltgenmiş, gümüş oksitle sıvalı bir perdedir Levhalar selüloz yapraklarla birbirinden ayrılarak yalıtılmıştır Bu akümülatör türü hem hafif olduğu, hem de büyük bir enerji üretebildiği için bazı özel uygulamalarda öbür akümülatör türlerine tercih edilir Bu akümülatörlerin yükleme ve boşalma sayısı, sonuçta kısa devreye yol açan yalıtkanların kararlılığıyla sınırlıdır En küçük devri 30 çevrim olan bu ömrün, uygun tasarım-larla 300 çevrime kadar artırılması olanaklıdır

SERİ BAĞLANTI

� Seri bağlantı, akü bloklarının akü grubunu oluşturacak şekilde ard arda bağlanması ile oluşturulan tek bir seri koldur
� Akü grubunun toplam gerilimi, her bir akü blok geriliminin toplamından oluşur ve bu gerilim kgk�nın set edilen tampon (float) gerilimi ile aynı olmalıdır
seri bağlantıda akü kapasitesi değişmez; akü grubunun kapasitesi, grupta yer alan her bir bloğun kapasitesine eşittir





PARALEL BAĞLANTI

� Paralel bağlantı, iki veya daha fazla sayıda seri bağlantı ile oluşturulur her bir seri koldaki akü blok sayısı eşittir aküler iki nedenle paralel bağlanırlar:
1) kapasitenin arttırılması (toplam kapasite, paralel bağlı olan her bir kol kapasitesinin toplamına eşittir)
2) güvenilirliğin arttırılması (tek bir arızalı akü, kgk için tüm akülerin yedek enerji beslemesinin kesilmesine neden olmaz)
� Altıdan fazla akü grubunun paralel bağlanması yaygın bir uygulama değildir
hangi bağlantı grubu kullanılırsa kullanılsın seri kolda yer alan tüm hücreler birbiri ile özdeş olmalıdır



Aküler hakkında bilinmesi gerekenler:

* Akünüzün uzun ömürlü olması sizin elinizde,yani bakımla olacaktır

* Su seviyesi hiç bir zaman plaka seviyesinin altına düşmemelidir

* Yaz aylarında su daha sık azalacağından kontrolleri sıklaştırmakta fayda vardır

* Akü kısa devreden korunmalı,üzerlerinde metal bir şey unutulmamalı

* Ani sıcaklık ve soğuk, ateş tehlikelidir Patlama olabilir

* Kutup başları, oksitten korunmaları için gres veya vazelin ile kaplanmalıdır

* Yağ ve yakıtın bulaşmamasına dikkat edilmeli

* Sarsıntılardan etkilenmemeli (Bunun için sabitlenme yapılabilir ve alt ve yanlara sünger konabilir)

*Akü gözlerindeki tapaların havalandırma delikleri açık olmalı,ayrıca akü hava alacak bir yere konmalıdır Şarj olurken çıkardığı gazlar insan sağlığı için tehlikelidir

*Akü bağlanırken önce pozitif (+), sonra negatif (-) ucu takılır Sökerken ise bu işlemin tersi yapılmalıdır (Ark yapmaması için)

* Su ilave edilirken akü üzerinde bulunan seviyelere dikkat ediniz
(Max-Min çizgileri)

* Dolu (asidi veya suyu olan) aküyü şarjsız bırakmamaya özen gösteriniz

Eğer akünüzü uzun bir müddet kullanmayacaksanız, söküp serin bir yerde bırakınız Asla güneşte bırakmayınTabi arada sırada şarj etmeyi unutmazsınız sanırım

Akümülatör Bakımı

Kimyasal anlamda enerji depolayan ve gerektiğinde bu kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren cihazlara Akü denir

Aküler yapı olarak birbirine benzerlik göstermelerinin yanı sıra bir grup elektro kimyasal hücreden oluşmaktadırlar Bu hücrelerin her birinde bir pozitif, bir negatif elektrot ve bir ayıraç mevcuttur

Akü Deşarj edilirken iki elektrotun içinde bulunan farklı materyaller arasında elektro kimyasal bir değişim meydana gelir Çok basit anlamda, negatif elektrottaki madde oksijenle tepkimeye girerek elektronlarını serbest bırakır, yani daha negatif bir konuma gelir (Anot reaksiyonu) Aynı zamanda pozitif elektrottaki madde azalır ve elektrot daha da pozitifleşir (Katot reaksiyonu) Elektronlar pozitif ve negatif kutupları birleştiren bir dış devre aracılığıyla elektrotlar arasında dolaşır Elektronlar pozitif ve negatif elektrotlar arasında hareket ederken farlar, marş motoru gibi bir dış devreyi de faaliyete geçirir Enerjiyi depolamak için farklı materyaller kullanılabilir ve aküler genellikle o akünün yapısında aktif olarak kullanılan nikel/kadmiyum – nikel/demir – lityum/demir gibi materyalle tanımlanırlar Diğer akülerse elektrotlarda bulunan diğer tıp materyallerle ve kullanılan elektrolit tipine göre adlandırılırlar En yaygın olanları kurşun asit aküleridirKullanılan aktif materyal, hücrelerin voltajını belirler ve hücrelerin sayısı da akünün toplam voltajını belirler Bir kurşun asit akünün 2 V civarında nominal voltajı vardır Bir çok araba aküsü bu tip 6 hücreden oluşmaktadır Bu yüzden 12 V lik bir voltaja sahiptirler Geleneksel açık aküler elektrolit ile doldurulabilirBakım gerektirmeyen aküler doldurulamaz Yeniden bileşim aküleri doldurma gerektirmez, çünkü aküde bulunan hidrojen ve oksijen gazları birleşerek suya dönüşürler

Su seviyesi hiç bir zaman plaka seviyesinin altına düşmemelidir

Yaz aylarında su daha sık azalacağından kontrolleri sıklaştırmakta fayda vardır

Akü kısa devreden korunmalı, üzerlerinde metal bir şey unutulmamalı

Ani sıcaklık, soğuk ve ateş tehlikelidir Patlama olabilir

Sarsıntılardan etkilenmemeli, sabitlenme yapılmalı

Akü gözlerindeki tapaların havalandırma delikleri açık olmalı

Kutup başları, oksitten korunmaları için gres veya vazelin ile kaplanmalıdır

Yağ ve yakıtın bulaşmamasına dikkat edilmeli

Akü bağlanırken önce pozitif (+), sonra negatif (-) ucu takılır Sökerken ise bu işlemin tersi yapılmalıdır

Su ilave edilirken akü üzerinde bulunan seviyelere dikkat ediniz

Dolu (asidi veya suyu olan) aküyü şarjsız bırakmamaya özen gösteriniz

Şarj olurken çıkardığı gazlar insan sağlığı için tehlikelidir

Ambalajında kullanıma hazır halde bir akü satın aldığınızda akünün uzunca bir zamandan beri yattığını düşünüp akünüzün amperinin en fazla % 10uyla şarj etmeniz faydalı olacaktır Eğer asidi konmamış bir akü satın almışsanız, akü yeni yani sıfırsa ilk defaya mahsus sadece özgül ağırlığı 1285 olan saf sülfürik asit konur Plakaların üzerini 10-15 mm geçinceye kadar asit doldurulduktan sonra akü en az iki saat dinlendirilir, bu süre akünüzün ömrünü arttıracaktır Bu işlemden sonra bir kaç günde bir akü gözleri açılarak su (elektrolit) seviyesi kontrol edilmeli seviye düşmüşse sadece saf su ilave edilmelidir artık bundan sonra asit konmaz

Soğuk havalarda akülere neler olduğu konusunda bir çok yanlış kanı mevcuttur İnsanlar genellikle aküler düşük ısılarda, soğuk havalarda kapasitelerini kaybetmezler diye düşünürler Ama bu genellikle yanlıştır, kaybederler Hem de enerji sağlama yetenekleri azalır Derece düştükçe aküdeki kimyasal reaksiyon yavaşlar -10C° den sonra her derece ısı düşüşünde kimyasal reaksiyon süresi ikiye katlanır Bu yağın soğuk havadaki özelliğiyle kıyaslanabilir Derece düştükçe yağ akışkanlığını gittikçe yitirir Kimyasal terminolojide kurşun plakaların içinde durduğu asit , kurşun plakalara doğru kurşun sülfat olmak için içindeki sülfiri harekete geçirir ve bu hareket tekrarlanır, işte belirtilen bu hareket soğuk havalarda oldukça yavaşlar Soğuk havada rezistans yükseldiğinden, aküden alınan akımın voltajı düşer Akünün gücü ısı ile temas halinde olduğu zaman azalır (aküler fonksiyonlarını en iyi + 10C° ile +30C° arasında gösterirler) Akünün gücünde aşırı ısıdan dolayı meydana gelen azalma, aküyü soğuk havada kullanmadan anlaşılmaz Bunun sebebi akünün yüksek ısıda kullanıldığında ortaya çıkan aşınmadır SORUN, kimyasal reaksiyonun yüksek derecelerde daha hızlanmasıdır Akü daha çabuk enerji üretir, bu da elektrotlardaki aşınmanın artması demektir Buna ilaveten gaz oranı yükselir Su buharlaşır ve aşınmayı daha da hızlandıran asit daha çok yoğunlaşır Isı sorunu, sadece aracın sıcak iklimde kullanılmasında ortaya çıkmaz Eğer akü bir ısı kaynağının yanına veya sıcak bir bölüme konulursa akünün ömrü belirgin bir şekilde kısalır Bu sebepten ötürü, akü sıcak bir ortamda kullanılacağı zaman ısıdan korumak için levhalar kullanılırBir kurşun asit aküsü dışardan bir güç kaynağıyla şarj edildiğinde deşarj süresi oluştuğu gibi, elektrotlar zıt yöne giderler Bunun oluşması için dış güç kaynağının aküden daha çok enerji üretmesi gerekmektedir Her kurşun asit ünitesi takriben 2V üretir Bu da şarjın amacına göre 10V luk bir araba aküsü için her üniteye 22-24 V ya da toplam 132-144 V verilmesi anlamına gelir Bir marş aküsü genellikle aracın kendi jeneratörü tarafında şarj edilir Fakat hepimizin de bildiği gibi akü herhangi bir nedenle boşalmış olabilir Yani bir akünün doldurma cihazına ihtiyaç duyduğu an gelmiştirAküyü şarj etmek için güvenilir bir şarj cihazı gereklidir ve bu cihaz mutlaka voltaj regülatorü olmalıdır Bizim genelde uyguladığımızın tersine şarj süreci oldukça karmaşıktır Bununla birlikte biz sadece aküyü şarj ederken çıkabilecek pratik sorunlarla ilgileniyoruz Güvenlik açısından kimse piyasada bulunan basit destekleme şarj cihazlarını kullanmamaktadır

Aşırı yükleme akünün belirtilen noktanın üzerinde şarj edilmesi ile ortaya çıkan yaygın bir hatadır Geleneksel akülerde aşırı yükleme hidrojen ve oksijenin birikmesine ve uçup gitmesine sebep olur Bu gazlar patlayıcı oksi-hidrojen karışımı halini alırlar Bu yüzden bu işlem daima iyi havalandırılmış yerlerde yapılmalıdır Aküde gaz oluşurken, dereceyi düşüren ve yoğunluğu arttıran elektrolitten su buharlaşır Açıkta kalan elektrotlar hasar vermeye meyillidir Aşırı yüklemede meydana gelen su kaybını tamamlamak için akülere arıtılmış su konulur Aşırı yüklemeden meydana gelen bu etki genellikle gözle görülmez ve akünün ömrünün kısalması ile sonuçlanır