Farklı katkı maddeleri içeren elektrotlar ile kurşun asit akülerin elektriksel performanslarının geliştirilmesi

Avrupa Birliği tarafından emisyon değerlerinin azaltılmasına yönelik yaptırımlar nedeni ile standart üretim haline gelen start stop araçlarda gelişmiş kurşun asit akü (EFB) olarak adlandırılan aküler kullanılmaktadır. Bu aküler farklı katkı maddeleriyle desteklenen pozitif ve negatif pasta içeriklerine sahiptir. Tez çalışması kapsamında pozitif ve negatif aktif malzemenin kimyasal özellikleri geliştirilerek EFB akülerin elektriksel performanslarının arttırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla; H2O2, diatomlar, karbon siyahı ve karbon fiber pozitif ve negatif aktif malzemede katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar üç bölümden oluşmaktadır. Birincisi, bu katkı maddeleri ve diğer kimyasalların (PbO, sülfürik asit, lignosulfonat, baryum sülfat, cam elyaf) karakterizasyonudur. İkinci kısımda ise, negatif ve pozitif elektodun (anot, katot) hazırlanması ve karakterizasyonudur. Son kısım ise prototip akü veya hücrelerin oluşturulması ve elektriksel performans testlerinin gerçekleştirilmesidir. Prototiplerin elektriksel test sonuçları ile yeni bir katkı maddesi ilave edilmeyen, yani standart bir akünün test sonuçları kıyaslanmıştır. Elektiksel performans testleri Türk Standartları Enstitüsü 50342-1 ve 50342-6 standartlarına göre uygulanmıştır. Sonuç olarak, pozitif ve negatif aktif malzemede kullanılan diatom katkı maddesi kullanılarak elektrodun porozitesini arttırması ve sülfürik asidin daha fazla alana nüfuz etmesi amaçlanmıştır. Ancak, diatom elektrot yüzeyinde pasif alanlar yarattığından akülerin şarj verimini olumsuz etkilemiştir. Karbon fiber katkı maddesi hem pastanın tutunmasını sağlaması ve hem de karbon siyahına ait özellikleri elektroda kazandırması amacıyla pozitif ve negatif aktif materyalde kullanılmıştır. Ancak, karbon fiberin negatif aktif malzeme içerisinde homojen dağılımı sağlanamadığından akülerin elektriksel performanslarında bir artış olmamıştır. Karbon siyahı katkı kimyasalı, negatif aktif malzemede homojen dağılımının sağlanması için suda ve asitte karıştırılarak ilave edilmiştir. Bu ilave metodu ile akülerin elektriksel performansında olumlu katkı sağlanmıştır. H2O2 katkı kimyasalı hem pozitif hem de negatif aktif malzemede metalik kurşun ile ara bir reaksiyon oluşturarak aşırı sıcaklık yükselmesinin önlenmesi, nemin yüksek tutulması, elektrodun porozite oranının arttırılması amacıyla kullanılmıştır. Yüksek poroziteye sahip elektrotlar ile akülerin elektriksel performansına önemli oranda arttırılmıştır.