Boşalma yönünün tersinde elektrik akımı verildiğinde dolan, tersinir pil. Akım verildiğinde, boşalma sırasında gerçekleşen kimyasal süreçler tersine döner ve boşalma-dolma çevrimi sırasında yitirilen bir miktar enerji dışında, akümülatör yeniden eski durumuna gelir.

1839’da İngiliz hukukçu Sir William Grove’un tasarımladığı platin elektrotlu pil, doldurulabilir pilin yapımında ilk adımdı. Suyun yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılan platin elektrotların etkisiyle hidrojen ve oksijene ayrışmasına dayanan bu pil tasarım aşamasında kaldı. Doldurulabilen ilk pilin yapımını, 1859’da Fransız fizikçi Gaston Plante başardı. Kurşunlu akümülatör denen ve bugün de en çok kullanılan akümülatör türlerinden biri olan bu aygıtın ilk biçimi, aralarına kauçuk şeritler yerleştirişlerek birbirine dolanmış ve yüzde 10’luk sülfirik asit çözeltisine daldırılmış iki kurşun levhadan oluşuyordu. Levhalarla lektrik akımı verildiğinde enerjiyi depolayabilen bu aygıt, aldığı enerjiyi büyük bir hızla, dolayısıyla şiddetli bir akım halinde geri verebiliyordu. Ne var ki, yaklaşık 20 yıl boyunca yalnız labaratuvar araştırmalarına konu olduktan sonra bugün kullanılan kurşunlu akümülatöre dönüşebildi. Günümüzde kurşunlu akümülatörden başka nikel-kadmiyuml, nikel-demirli ve gümüş-çinkolu akümğlatörler de kullanılmaktadır.

Kurşunlu akümülatör, taşıtlarda en yaygın kullanılan akümülatör türü kurşunlu akümülatördür. 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 önlendi. Bugünkü kurşunlu akümülatörlerde yüzde 5 oranında antimon içeren kurşun alaşımlardan apılan ızgaralar kullanılır. Levhalar kurşun monoksit ve seyreltik sülfürik asit karışımıyla sıvanmıştır. Bu karışıma çoğu kez kırmızı kurşun da eklenir. Eksi levhada, genleştirici görevi yaparak verimi artıran kurum, baryum sülfat ve organik tahtaartıkları da az miktarda kullanılır. Levhalar havayla kurutulduktan sonra artı ve eksi elektrolara dönüştürülür. Eksi elektrot süngersi kurşuna indirgenirken, artı elektrot kurşun oksit oluşturacak biçimde yükseltgenir. Tahta, kauçuk, plastik ya da cam elfayından yapılmış gözenekli bir yalıtım elemanıyla birbirinden ayrılan levhalar cam ya da kauçuk bir kap içerisindeki seyreltik sülfirik asitten oluşan elektrolite daldırılır.

Her biri 2,05 V’luk gerilim üreten ve paralel bağlanmış birkaç levha çiftinden 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 sülfürik asit de tüketilir. Bu arada su açığa çıkar. Akümülatörde kalan yük miktarı, elektrolitin suya göre yoğunluğunun (özgül ağırlık) ölçülmesiyle bulunabilir.

Akümülatörden doğru akım geçirildiğinde elektrot tepkimeleri ters yönde gelişir ve akümülatör yüklenir. Aşırı yükleme yapıldığında su elektrolizlenerek hidrojen ve oksijene ayrıştığından, akümülatörde su kaybı olur. Eksilen suyu tamamlamak gerekir ama, sülfirik asit eklemeye kesinlikle gerek yoktur.

Nikel-Kadmiyumlu Akümülatör, 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 kaplanmış çelik levhalar kullanılır. Levhaların birindeki etkin madde kadmiyum oksit, öbüründeki nikel hidroksittir.

Levhalar, potasyum hidroksit çözeltisiyle dolu çelik bir kaba yerleştirilir. Birbirlerine değmelerini 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 akümülatör hafif olduğu için daha çok radyo gibi taşınır aygıtlarda kullanılır. Teknolojinin ilerlemesiyle, telsizlerde kullanılmaya uygun sızdırmaz nikel-kadmiyumlu pillerde yapılabilmiştir.

Akümülatör

Nikel-Demirli Akümülatör, Edison pili olarak da bilinen ve hem daha uzun ömürlü, hem de daha sağlam olduğu için bir zamanlar çok kullanılan nikel-demirli akümülatör, giderek yerini nikel-kadmiyumlu akümülatörlere bırakmaktadır. Nikel-demirli akümülatörlerde artı elektrot, iletkenliği arttırmak üzere içine grafit katılan nikel hidroksitle doldurulmuş, nikel kaplı çelik ceplerden oluşur. Eksi elektrotlar da demir tozu, demir (II) oksit ve cıva oksitle doldurumuş gene 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 arttırmak için az miktarda lityum hidroksit eklenen potasyum hidroksit kullanılır.

Gümüş-Çinkolu Akümülatör, Son yıllarda uygulama alanı giderek genişleyen bir akümülatör türü olan gümüş-çinkolu akümükatörlerde 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 elektro kimyasal 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 kaynağı üretebildiği için bazı özel uygulamalarda öbür akümülatör türlerine tercih edilir. Bu akümülatörlerin yükleme ve boşalma sayısı, sonuçta kısa devreye yol açan yalıtkanların kararlığıyla sınırlıdır. En küçük değeri 30 çevrim olan bu ömrün, uygun tasarımlarla 800 çevrime kadar artırılması olanaklıdır.

1 Yıldız2 Yıldız3 Yıldız4 Yıldız5 Yıldız (Bu yazıya oy vermek ister misiniz?)
Loading...

Yorum Yapın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

DMCA.com Protection Status