Kurşun asit bataryalarda karbonlaştırılmış fındık kabuğunun kullanımı ve performans analizi
Utilization and performance analysis of carbonized hazelnut shells in lead-acid batteries
- Tez No: 967652
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGÜN YÜCEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Enerji ihtiyacının her geçen gün arttığı günümüz şartlarında araştırma çalışmaları her alanda yapılmaktadır. Yenilenebilir enerjinin yanında enerjiyi uzun süre depolamak, bataryaların çevrim ömürlerini uzatmaya çalışmak hala devam etmektedir. Bu çalışma kurşun asit akülerdeki plaka yüzeyindeki negatif etki olan, kurşun sülfat birikmesi üzerine olmuştur. Bu problem uzun bir süredir devam etmiş ve çeşitli çalışmalara konu olmuştur. Bu olumsuz etkinin giderilmesinde çeşitli aktif karbon malzemeler kullanılmıştır. Karbon malzemeler, sülfat tanelerinin büyümesine izin vermemesi ve elektron iletkenliği, LAB'larda (Lead Acid Battery) kullanılmasını yaygınlaştırmıştır. Hem negatif hem de pozitif plakaya konulmuştur. Bu çalışmada negatif plaklara fındık kabuğundan farklı karbonlaştırma teknikleri kullanılarak elde edilmiş karbon malzeme katılmıştır. Fındık kabukları farklı sıcaklıklarda ve farklı sürelerde bekletilerek karbon oranları değiştirilmiş ve max. verim elde edilmeye çalışılmıştır. Burada elde edilen karbon malzemelerden kurşun oksit, Sülfürik asit ve diğer katkılar kullanılarak aynı oranlarda karbon malzemeler kullanılarak, kurşun asit bataryalar için kullanılan hamurlar hazırlanmıştır. Bu hazırlanan hamurlar Pb-Ca alaşımından yapılmış ızgaralara sıvanarak hazırlanmıştır. Bu ızgaralar belirli sürede ve nem oranında kurutularak kür işlemi yapılmıştır. Bu hücrelerde 3 cm2 ebadında negatif ve 20 cm2 ebadında pozitif ızgaralar kullanılarak 2V hücreler hazırlanmıştır. Hücreler ilk önce düşük yoğunluklu asit konularak formasyon işlemi dediğimiz ön şarj işlemi yapılmıştır. Düşük yoğunluklu asit boşaltılmıştır. Hücreye daha yüksek yoğunlukta bir asit konulmuştur. Hücrelerin kapasitelerine bakılmıştır. Kapasitesi belirlenen hücrelere, 1C HRPSoC (High-Rate Partial state of Charge) testi uygulanmıştır. Bu testten sonra hücrelere, CV (Cyclic Voltametry), Elektrokimyasal Empedans, OCV (Open Circuit Voltage) uygulanmıştır. Yapılan testlerde %2,0 oranında karbon içeren hücrelerin daha yüksek çevrim ömrü olduğu anlaşılmıştır. 900 ve 1000 C de karbonlaştırılan Fındık kabuklarının diğer sıcaklıktaki karbonlara göre daha iyi olduğu ancak, ticari ürün olan aktif karbon malzemeden çevrim ömrünün kısa olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In today's world, where energy demand continues to rise rapidly, research is being conducted in nearly every field to improve energy systems. In addition to the increasing focus on renewable energy sources, efforts are ongoing to develop methods for long-term energy storage and to extend the cycle life of batteries. This study focuses on the accumulation of lead sulfate on the plate surface, a negative effect observed in lead-acid batteries. This issue has persisted for a long time and has been the subject of various studies. Different activated carbon materials have been used to mitigate this adverse effect. The use of carbon materials in lead-acid batteries (LABs) has become widespread due to their ability to prevent the growth of sulfate crystals and their electronic conductivity. These materials have been incorporated into both the negative and positive plates. In this study, carbon materials obtained from hazelnut shells using different carbonization techniques were added to the negative plates of LABs. The hazelnut shells were carbonized at different temperatures and durations to modify their carbon content and to achieve maximum efficiency. Using these carbon materials, battery pastes were prepared by mixing with lead oxide, sulfuric acid, and other additives in fixed proportions. These pastes were then applied to Pb-Ca alloy grids. The pasted grids were dried and cured under controlled humidity and time conditions. Experimental cells were prepared using 3 cm² negative and 20 cm² positive grids, and designed as 2V cells. Initially, the cells underwent a pre-charging process known as formation by introducing a low-density acid. After this process, the low-density acid was discharged, and a higher-density acid was added to the cells. The capacities of the cells were then evaluated. The cells whose capacities were determined were subjected to the 1C HRPSoC (High-Rate Partial State of Charge) test. Following this test, Cyclic Voltammetry (CV), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), and Open Circuit Voltage (OCV) measurements were performed on the cells. Test results revealed that cells containing 2.0% carbon showed higher cycle life. Carbon obtained from hazelnut shells carbonized at 900°C and 1000°C performed better compared to carbon materials processed at lower temperatures. However, it was also found that while these materials performed well, their cycle life was still shorter than that of commercial carbon materials.
Benzer Tezler
- Residual generation and fault diagnosis of rechargeable lead-acid batteries
Şarj edilebilen kurşun-asit bataryalarda rezidu oluşturma ve hata diyagnozu
SENA ERGÜLLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. AHMET ONAT
- Effects of grid design on lead-acid battery performance
Izgara tasarımının kurşun-asit batarya performansı üzerindeki etkileri
TUĞÇE İŞLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGENÇ EBİL
YRD. DOÇ. DR. AYBEN TOP
- Kurşun dioksit'in karbon esaslı elektrotlar üzerine kurşun (II) çözeltileri içinde elektrokimyasal biriktirilmesi
Electrochemical deposition of lead dioxide on carbon-based electrodes in lead (II) solutions
AHMET ALTINAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Bilim ve TeknolojiHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR PEKMEZ
- Bataryalarda empedans analizine dayalı doluluk oranı, sağlamlık ve fonksiyonellik takibi yöntemlerinin geliştirilmesi
On the compatibility of electric equivalent circuit models for enhanced flooded lead acid batteries based on electrochemical impedance spectroscopy
ZİYA CAN AKSAKAL
Doktora
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACI OSMAN ALTUĞ ŞİŞMAN
- Uçaklarda kullanıma yönelik batarya ısıl yönetim sistemlerinin araştırılması
Research on battery thermal management systems for airvehicles
MELİH YILDIZ
Doktora
Türkçe
2017
EnerjiAnadolu ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ