piller-2

Konu: piller-2 10/6/2008, 5:58 pm

Pil, bilim ve teknolojide kimyasal enerjinin depolanabilmesi ve elektriksel bir forma dönüştürülebilmesi için kullanılan bir aygıttır. Piller, bir veya daha fazla elektrokimyasal hücre, yakıt hücreleri veya akış hücreleri gibi, elektrokimyasal aygıtlardan oluşur.

Bilinen en eski insan yapısı piller, Bağdat Pilleridir. M.Ö. 250 ve M.S. 640 yılları arasında yapıldığı tahmin edilmektedir. Pillerin gelişimi, 1800 yılında İtalyan fizikçi Alessandro Volta tarafından geliştirilen Voltaik (Voltaic) pil ile başlamıştır. Dünya çapında pil endüstrisi (2005 yılı yaklaşık değeri) 48 milyon A.B.D doları ciroya sahiptir.1

Pil kapasitesi
Eğer bir pilin voltajı genel olarak sabitse, bir pilin enerji depolama kapasitesi pilin içinden geçebilen enerji miktarına göre değişir. Bu amper-saat olarak tanımlanır ve A-h ile gösterilir. 1 A-h 3600 coulomba eşittir. Eğer bir pil 1 saat boyunca kesintisiz 1 A veya 1 coulomb/sn. enerji üretebiliyorsa bu pilin kapasitesi 1 A-h’dir. Pilin içinde ne kadar elektrolit ve elektrot varsa pil kapasitesi o kadar fazla olur. Bu yüzden içinde aynı voltajı sağlayan kimyasal reaksiyonlar meydana gelse bile küçük pillerin kapasitesi büyük pillere göre daha azdır. Hücreler içindeki kimyasal reaksiyonlardan dolayı, pillerin bitme süreleri akımın büyüklüğü, akım süresi, sıcaklık ve diğer başka faktörler gibi çevresel etmenlere göre değişebilir.

Pil üreticileri pillerini derecelendirmek için standart bir yöntem kullanmaktadırlar. Pil sabit akım ve sabit zamanda (10 saat 20 saat gibi) her hücre için belirlenmiş voltaja düşürülür. Mesela 100 A-h ‘lık bir pil, 5 A'lık bir akım ve oda sıcaklığında 20 saat dayanmaktadır. Bir pilin verimliliği farklı boşalma hızlarında farklıdır. Düşük hızda boşaltılırken pilin enerjisi yüksek hızdaki boşalmaya göre daha verimli dağıtılır. Buna "Peukert Yasası" denir

Çeşitleri
Genel olarak piller, kullanıldıktan sonra atılan (Non-rechargeable) ve tekrar şarj edilebilen (Rechargeable) piller olarak ikiye ayrılır.

* Kullanıldıktan sonra atılan (şarj edilmeyen) piller:
o Çinko-karbon pil - Düşük maliyetli - az enerji gerektiren uygulamalar için.
o Çinko-klorid – Çinko–karbon pilden biraz daha uzun ömürlüdür.
o Alkalin pil - Alkaline/manganez "uzun ömürlü" pillerdir , daha fazla güç ihtiyacı gerekriren uygulamalarda da kullanılabilir.
o Gümüş-oksit pil – Genelde işitme cihazlarında kullanılır.
o Lityum (Lithium) pil – Genelde dijital kameralarda kullanılır. Saat ve bilgisayar saatlerinde de kullanıldığı görülür.Çok uzun ömürlüdür, fakat pahalıdır.
o Merküri (Mercury) pil – Genelde dijital saatlerde kullanılır.
o Çinko-hava pil – Genel olarak işitme cihazlarında kullanılır.
o Isıl (Termal) pil – Yüksek sıcaklık depolar. Askeri uygulamalarda önem taşır.

* Şarj edilebilen (tekrar kullanılabilen) piller:
o Kurşun-asit pil – Araçlar, alarm sistemleri ve kesintisiz güç ihtiyacı olan yerlerde kullanılır.
o Lityum-iyon pil – Oldukça yaygın olan türdür. Yüksek şarj yoğunluğu vardır. Dizüstü bilgisayar, cep telefonları, mp3 çalarlar ve daha birçok taşınabilir dijital cihazda kullanılır.
o Lityum-iyon polimer pil – Lityum iyon pilin temel karakteristiklerini taşır, farkı daha az şarj yoğunluğu olmasıdır. Bu pilin kimyası üreticinin ihtiyacına göre kullanım yeri avantajı yaratabilmesidir. (Örneğin; ultra –ince pil)
o Sodyum-sülfür (NaS) pil
o Nikel-demir pil
o Nikel-kadmiyum pil - Li-Ion ve Ni-MH pil tiplerinin tüm uygulamalarında kullanılabilir. Bu pil, uzun şarj adedine sahiptir (1500 defanın üzerinde). Fakat diğer tiplere göre daha az enerji yoğunluğuna sahiptir. Ni-Cd piller eski teknolojide kullanılmakta olup, hafıza sorunlarına yol açmalarından dolayı yerini modern pillere bırakmaktadır.
o Nikel–çinko pil
o Erimiş tuz pili

Çevreye Etkisi
250 yıllık gelişiminden beri piller en pahalı enerji kaynakları arasında yer almaktadır, ayrıca bünyesinde çok pahalı ürünler hatta bazen riskli kimyasallar bulundurmaktadır. Bu yüzden günümüzde artık çoğu bölgede kullanılmış pillerdeki pahalı ve toksik maddelerin geri kazanımı için geri dönüşüm merkezleri bulunmaktadır. Piller yutulduğunda tehlikeli ve ölümcül olabilir.

Konu: Geri: piller-2 10/6/2008, 5:58 pm

YAKIT PİLLERİNİN ÖNEMİ VE KULLANIM ALANLARI

Yakıt pilleri temiz, verimli ve esnek enerji dönüştürücülerdir.Hidrojence zengin herhangi bir madde potansiyel bir yakıt kaynağı olabilir.

Olasılıklar; doğal gaz, petrol kökenli, sıvı propan ve gazlaştırılmış kömür gibi fosil türevli yakıtlar veya etanol, metanol yada hidrojen gibi yenilenebilir yakıtlardır.

Yakıt pillerinin temiz taşıt teknolojisinde devrim yapacağı iddia dilmektedir.

YAKIT PİLİ ÇALIŞMA MANTIĞI;

Yakıt pilleri, kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren elemanlardır.Yakıt pili, fosil yakıtlarının yakılması yerine, yakıt ile oksijenin elektro kimyasal reaksiyonu sonucunda enerji üreten bir tür bataryadır.

Yakıt olarak genellikle hidrojen ve bor türevleri kullanılmaktadır.Tasarımı basit, imalatı ve kullanımı kolay yakıt pili sistemlerinin geliştirilmesi amacıyla çalışmalar yapılmaktadır.

ÇALIŞMA PRENSİBİ

Yakıt pilinin çalışma prensibinin daha kolay anlaşılması için, kimya derslerinde anlatılan suyun elektrolizi deneyi hatırlanmalıdır.

Bu deneyde H biçimli bir büretteki suya doğru akım uygulandığında. Suyun bileşenlerine ayrıştığına gördük, mantıksal olarak işlemin ters yönde düzenlenmesi halinde, yani oksijen ve hidrojenin reaksiyonu sonucunda su elde edilirken, elektrik enerjisi alınmalıdır

KULANILAN YAKIT PİLLERİNİN VERİMİNİN ARTIRILMASI;

-Gaz yakıt-elektrot-elektrolit temas yüzeylerinin artırılması
- Elektrotlarla birlikte veya elektrotlar üzerinde katalizörlerin kullanımı,
- Elemente uygun elektrolitin bulunması,

- Basıncın artırılması,
- Sıcaklığın artırılması,
- Uygun şekilde yakıt değişikliğinin sağlanması gibi faktörlere bağımlıdır.

KULLANIM NEDENLERİ;

-Kullanışlı olmaları
-Yakıt olarak saf hidrojenin yanı sıra doğal gaz, metanol kullanılabilmesi
-Sessiz çalışmaları
-Minimum seviyede kükürt oksit ve azot oksit emisyonları.

-İnşa edilecek inşatların alanda çok az çevre kısıtlamaları gerektirmeleri ve kısa sürede inşaa edilebilmeleri.
-Atık problemlerinin olmaması.

YAKIT PİLİ ÇEŞİTLERİ;

-Katı oksit yakıt pili

-Fosforik asit yakıt pili

-Erimiş karbonat yakıt pili
-Polimer elektrolit yakıt pili (PEM)
-Alkali yakıt pili

Bu pillerin verimini artırmak için sıcaklık ve basınçtan yararlanılmaktadır.

SONUÇ;

Üniversitelerde geliştirilen yakıt pilleri, temiz, gürültüsüz ve yüksek verimli bir güç kaynağı olarak, gelecek teknoloji kullanımında ümit vermektedir.Yakıt pili daha kısa zamanda ve daha uygun kullanılabilmesi için;
Düşük fiyatlı sistemlerin geliştirilmesi ve imalat teknolojisinin geliştirilmesi,
Hafif ve ekonomik yakıt depolama sistem teknolojilerinin geliştirilmesi,

En önemlisi araştırmaların hızla devam etmesi gerekiyor.

KAYNAKÇA;

-ELEKTRİK İŞLERİ ETÜT İDARESİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

-ETMK-YAKIT PİLİ TEKNOLOJİSİ

-BÜYÜKTÜR. A.R. Termodinamik Uygulama Esasları, Cilt 2, Uludağ Üni.

-"BMW Working on 625-Mile-Range Hydrogen Fuel Cell Vehicle" Science and the Environment

Konu: Geri: piller-2 10/6/2008, 5:58 pm

Sınırsız temiz enerji kaynakları olarak önce güneş enerjisi aklımıza gelir.
Güneş enerjisini kullanabilmek için güneş ışığını ısıya veya elektriğe dönüştürmemiz gerekiyor. Güneş ışığının enerjisini kullanabilmek için iki seçenek vardır.

Güneş ışığından kazanılan enerji ısı veya elektriktir. Isı güneş kollektörleri ile kazanılır ve genelde sıcak su kazanımı için kullanılınr. Elektrik kazanımı için güneş pilleri gerekmektedir.

Elektrik kazanımı nasıl gerçekleşiyor?

Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektriğe dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 1m2 civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır.

Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir.

Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir.

Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt’tan megaWatt’lara kadar sistem oluşturulur.

Güneş pilleri ile enerji kazanımı için nelere dikkat ekmek gerekir?

Güneş pili alanı ve pilin kalitesi,
Işığın pile vurduğu açı > 90° açısında vuran foton (ışık) cereyan kazanımı için en verimlisidir,
Havanın nem oranı > Düşük nem oranı enerji kazanımı için daha verimlidir,
Güneş pilinin kurulduğu coğrafi konum

Güneş Pillerin Yapısı ve Çalışması

Yarı-iletken maddelerin güneş pili olarak kullanılabilmeleri için n ya da p tipi katkılanmaları gereklidir. Katkılama, saf yarı-iletken eriyik içerisine istenilen katkı maddelerinin kontrollü olarak eklenmesiyle yapılır. Elde edilen yarı-iletkenin n ya da p tipi olması katkı maddesine bağlıdır.

Yarı-iletken madde olarak çok kristalli silisyum kullanılır. P ve n tipi yarı-iletkenler biraraya gelmeden önce, her iki madde de elektriksel bakımdan nötrdür ve elektrik akımı oluşmaz.
PN eklem oluştuğunda, n tipindeki çoğunluk taşıyıcısı olan elektronlar, p tipine doğru akım oluştururlar. Bu olay her iki tarafta da yük dengesi oluşana kadar devam eder ve elektrik akımı oluşur.

Yarıiletken eklemin güneş pili olarak çalışması için eklem bölgesinde fotovoltaik dönüşümün sağlanması gerekir. Bu dönüşüm iki aşamada olur, ilk olarak, eklem bölgesine ışık düşürülerek elektron-hol çiftleri oluşturulur, ikinci olarak ise, bunlar bölgedeki elektrik alan yardımıyla birbirlerinden ayrılır.

Güneş Pili Sistemi

Güneş pili sistemlerin kurumu ve işlev hale getirilmesi çok kolaydır.

Güneş pilinin ürettiği cereyan denetim birimi tarafından gereğe göre ya akumulatörlere yönlendirilir ve enerjiyi orada depolar yada doğrudan kullanıma bırakır. Denetim birimi güneş pili sisteminin beynidir. Geceleri veya güneşsiz zamanlarda kullanım birimi elektriği doğrudan akumulatörlerden alır. Burada kullanılan akumulatörlerin kapasitesi önemlidir.

Şebeke uyumlu alternatif akım elektriğinin gerekli olduğu uygulamalarda, sisteme bir invertör eklenerek akümülatördeki DC gerilim, 220 V, 50 Hz’lik sinüs dalgasına dönüştürülür.

Benzer şekilde, uygulamanın şekline göre çeşitli destek elektronik devreler sisteme katılabilir. Bazı sistemlerde, güneş pillerinin maksimum güç noktasında çalışmasını sağlayan maksimum güç noktası izleyici cihazı bulunur.

Güneş Pili Kullanım Alanları

Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız (stand-alone) olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır.

Bina içi ya da dışı aydınlatma

Dağ evleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması

Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı

Orman gözetleme kuleleri

İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri

Deprem ve hava gözlem istasyonları

» Piller