Geri Dön

Electrochemically modified carbon fibers as an active mass additive in enhanced flooded lead acid battery

Elektrokimyasal olarak modifiye edilmiş karbon fiberlerin güçlendirilmiş sulu kurşun asit akülerde aktif malzeme katkısı olarak kullanılması

PDF İndir

  1. Tez No: 641331
  2. Yazar: ALPER TURHAN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET AYKAÇ, DOÇ. DR. MUSTAFA EROL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 83

Özet

Kurşun asit akü elektrotlar, kurşun oksidin sülfürik acid ile karıştırılmasıyla elde edilir. İlaveten, bazı karbon türevleri ve bazı polimer fiberler, aktif malzeme etkinliğini arttırmak ve plakaların mukavemetinin arttırılması için pastaya eklenir. Onlarca yıldır, birçok araştırmacı tarafından akülerin şarj olma kabiliyetini arttırmak için çeşitli karbon türevleri aktif katkı malzemesi olarak çalışılmıştır. Karbon bakımından zengin yüzeyler aktif malzemede iletken bir köprü oluştururken aynı zamanda yüzeyin elektrokimyasal etkinliğini de arttırır. Bu nedenle, aktif malzeme içine karbon ilavesi, kurşun asit akülerin kullanım ömrünü arttırır. Ancak, karbon ilavesi hidrojen çıkışı potansiyelini düşürmesi ve su kaybını arttırması nedeniyle bakım gerektirmeyen aküler için bazı dezavantajlara sahiptir. Su kaybındaki artış asitliğin artmasına neden olur. Bu nedenle, aktif malzemenin korozyon hızı artar ve akü ömrü kısalır. Bazı çalışmalar, elektrokimyasal olarak aktif karbonun, aktif malzeme içine ilave edilen metalik çinko ve kalayın karbon ile kullanılmasının hidrojen gaz çıkışını azaltarak kurşun asit akülerin ömrünü arttırdığını göstermiştir. Önceki çalışmaların aksine, bu çalışmanın amacı daha önceki uygulamalarda kullanılan iletken olmayan fiberlerin yerine, yüzeyleri elektrokimyasal olarak metalik Zn, Sn, Pb kaplanmış karbon fiberlerin (CF/Zn, CF/Sn, CF/Pb) kullanılmasıdır. Karbonun Zn, Sn ve Pb hiyerarşik olarak birlikte kullanılması ile hidrojen çıkış potansiyelinin artması, su kaybının artması ve akü ömrünün kısalması gibi dezavantajların üstesinden gelinmesi hedeflenmiştir. Elektrokimyasal olarak yüzeyleri Zn, Sn ve Pb ile modifiye edilmiş karbon fiberlerin incelemeleri SEM ve XRD yöntemleri ile analiz edilecektir. Negatif akü elektrot aktif malzemesi içine iletken olmayan polimer fiberler, karbon fiber (CF), Zn elektrodepozitleme yapılmış karbon fiber (CF/Zn), Sn elektrodepozitleme yapılmış karbon fiber (CF/Sn), Pb elektrodepositleme yapılmış karbon fiber (CF/Pb) ilaveleri ile hazırlandı ve 2V hücreler üretildi. 2V hücreler 50% derin deşarj (DoD) ile test edilerek performans iyileşmeleri test edildi ve hücrelerin su kaybı performansları da su tüketim testi uygulanarak analizler gerçekleştirildi. En yüksek çevrim sayısı CF ve CF/Zn ilaveli hücrelerde elde edilmiştir. Diğer hücreler daha düşük su kaybı sonuçlarına sahiptir ve bu düşük gazlaşma çevrimdeki şarj deşarj sırasında asit stratificasyonuna neden olur. Bu nedenle bu hücrelerin çevrim testleri daha düşük gelmiştir.

Özet (Çeviri)

The lead acid battery electrodes are produced by mixing lead oxide with Sulphuric Acid to yield a paste. Additionally, some carbon derivatives and some polymeric fibers are added into the mass, known as the active mass, to increase the efficiency and to improve the strength of the plates, respectively. For decades, various types of carbon derivatives have been studied by many researchers as an active additive material to improve the charge acceptance figures of the batteries. Carbon rich surface that constructs a conductive bridge in the active mass, also increases the electrochemical activity of the surface. Thus, carbon adding for active materials increases the cycle life of the lead acid batteries. However, adding carbon have some important disadvantages for maintenance free batteries as a result of the decrease in hydrogen over potential and the increase in water loss. The increment in water loss causes the increase in the acidity. Therefore, the corrosion rate of the active material increases, and battery life is shortened. Some studies showed that using electrochemically activated carbon together with individual metallic zinc and tin in the active material increased the hydrogen evolution and collaboration of carbon with Zn and Sn increased the cycle life of the lead-acid batteries. In contrast to the previous efforts, the purpose of this study is to use the carbon fiber (CF), electrodeposited Zn, Sn and Pb on carbon fiber (CF/Zn, CF/Sn, CF/Pb) increased conductivity of CF instead of polymeric non-conductive fibers that are used in previous applications. It is aimed to overcome the drawbacks such as the decrease in hydrogen overpotential, the increase in water and short cycle life by using carbon, Zn, Sn, and Pb structures together in the hierarchical structures. The electrochemically modified CF surfaces with Zn, Sn, and Pb examined with SEM and XRD analysis. Negative Electrodes of Batteries are prepared with active material doping Non-conductive polymeric fibers, Carbon fiber (CF), Zn electrodeposited Carbon Fiber (CF/Zn), Sn electrodeposited Carbon fiber (CF/Sn), Pb electrodeposited Carbon fiber (CF/Pb) components added into negative material and 2V battery cells produced. 2V cells tested according to 50% depth of discharge (DoD) to check the performance improvement and water consumption tests applied to analyze the water loss performance of cells. The maximum cycle performance was recorded in the sample CF and CF/Zn added cells. Other cells have less water loss and reduction in gassing caused acid stratification during charge-discharge cycle. For this reason, these cells had less cycle.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    166281

    Electrochemical synthesis of N-methylpyrrole and N-methylcarbazole copolymer on carbon fiber microelectrodes: Electrochemical response to dopamine

    N-metilpirol ve N-metilkarbazol kopolimerinin karbon elyaf mikro elektrotlar üzerine elektrokimyasal sentezi: Dopamine karşı elektrokimyasal davranışı

    ERKAN DOĞRU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEZAİ SARAÇ

  2. Tez No

    126789

    N-vinylcarbazole styrene and acrylonitrile copolymerization and electrochemical investigation

    N-vinil karbozol stiren ve akrilonitril kopolimerizasyonu ve elektrokimyasal incelenmesi

    YUSUF BARDAVİT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizikokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ

  3. Tez No

    879069

    Enerji depolamada yenilikçi karbon yapılı esnek yüzeylerin üretimi ve analizi

    Production and analysis of novel carbon structured flexible surfaces for energy storage applications

    ESRA ŞERİFE KILIÇ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ DEMİR

  4. Tez No

    349906

    Electrochemical and scanning probe microscopic studies on modified carbon fiber surfaces

    Modifiye edilmiş karbon fiber yüzeylerinde elektrokimyasal ve taramalı prop mikroskopik çalışmalar

    CAN METEHAN TURHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. A. SEZAİ SARAÇ

  5. Tez No

    698127

    Yüksek güç verimli biyouyumlu enerji depolama sistemleri için ince film üretimi

    Thin film production and applications in solar cell systems for high power efficiency

    SİBEL YAZAR AYDOĞAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Biyoteknolojiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLTEN ATUN

Geri Dön