Tip:
Highlight text to annotate it
X
Kurşun asitli batarya nasıl çalışırMühendis adam Serisi #4
bugün, günlük yaşantımızda bel bağladığımız artan teknoloji
taşınabilir enerji kaynaklarını
dünyamıza hayati yapmıştır.
Telefonlarımıza ve dizüstü bilgisayarlarımıza
lityum-iyon bataryalarla, el fenerlerine alkalin bataryalarla
ve saatlerimizin çoğuna gümüş oksitle imal edilmiş bataryalarla güç verebiliriz.
Bununla birlikte, bu belki de en önemlisidir
Onun kullanışsız ve modası geçmiş göründüğünü biliyorum
19. yüzyılda icat edildi
fakat hâlâ dünyamızı o hareketlendiriyor
araba motosiklet ve kamyonlarımızı çalıştırarak
Elbette o en çok satılan batarya
Bu bataryanın nasıl çalıştığını anlarsanız
daha yenilerinin çalışmalarının altında yatan ilkeleri kavrayabilirsiniz
ve neden tüm uygulamalarda kullanılabilecek tek bir bataryanın olmadığını da görebilirsiniz.
haydi içine şöyle bir göz atalım
Bu motosiklet bataryası hakkında not edilecek ilk şey ağır olmasıdır
çünkü kurşun ve kurşun oksit tabakalarıyla sıkıca doldurulmuştur
her iki madde de çok yoğundur.
Bu aynı bataryadan bir hücredir
ve kurşunu ve altındaki kurşun oksiti görebilirsiniz
Bataryanın içi boyunca peşpeşedirler.
Şimdi bana sadece iki tabaka kullanılarak elektriğin nasıl depolandığını size göstermeme müsade edin.
Burada bataryadan bir kurşun ve kurşun oksit tabakam var
ve de sülfürik asit.
Ve şimdi kurşunları bağlarsam ne olduğunu izleyin
LED yanar.
Kurşun oksitli katottan kurşun anota bir akım akar.
Kurşun, kurşun oksitin alacağı elektronları verir.
Bu elektron takası her iki tabakayı katı kurşun sülfata dönüştürür.
Şimdi bana iki kurşun arasındaki gerilim farkını ölçmem için müsade edin.
Ve onun iki volt civarı olduğunu görebilirsiniz
Bu, bu bataryanın 12 voltluk olduğu anlamına gelir
altı hücre 12 volt oluşturmak için seri bağlanmıştır.
Bu, temel elektro kimyasal tepkimedir
şimdi bir bataryayı nasıl düzenleyebileceğimize bir bakalım.
Yüksek yoğunlukta enerji ya da güçe sahip olan bir batarya istiyoruz.
Bu fark şunu doğuruyor: yüksek enerji yoğunluklu bataryalar
büyük çapta enerji depolayabilirler,
ve onu uzun periyotlarda güvenilir bir şekilde geri verebilirler,
oysa yüksek güç yoğunluklu bataryalar
büyük miktarda enerjiyi kısa zamanda verebilirler.
Bu batarya kafamdaki güçte tasarlandı
çünkü bir motosikleti çalıştırabilmek için yaklaşık dörtyüz amperlik hızlı bir patlamaya ihtiyacımız var.
Mekânı korumak için tabakaları buraya sıkıca paketlememiz lazım
fakat uçlar boyunca elektron transferinin meydana gelişini
garantiye almak için
bu levhalar bu geçirgen tabakalarla mekanik olarak ayrıştırılırlar.
Şimdi, boşalmış bir bataryadan iki tabaka göstermeme izin verin
bataryanın iyice boşalışının etkisini görebilirsiniz.
Eğer bu iki tabakaya bakarsak şunu görebiliriz:
uzun sürelik boşalmanın etkisi.
Bu açık renkli görünen kurşun sülfattır.
Bu bir araba bataryasını şarjsız iken birkaç kez çalıştırırsanız
onu öldürmenizin muhtemel bir hale geldiğini açıklar.
Bataryalar şarjsız iken tabakalar arasındaki ortamı kurşun sülfat örter.
Eğer bunu çok fazla yaparsanız bataryanızı bir daha şarj edemeyebilirsiniz.
Bu, nasıl herbir farklı uygulamanın
farklı bir batarya çeşidine ihtiyaç duyduğunu vurgular.
En çok tasarlanmış nesnelerde
onlarda istediğiniz karakteristikleri elde edebilmek için
bazı şeylerden feragat etmek
zorunda olduğunuzu görürsünüz.
Aslında, mühendisliğin en zor kısmı bir tasarımda
kayıp kazanç dengesi kurmaktır.
Örneğin, bir araba bataryası bir aracı çalıştırmak için çok iyi iş görür ama
bir elektrikli araba için durum öyle değildir.
Evdeki güneş panallerindeki enerjiyi depolamak için
iyi bir aday mı
Orada enerjiyi güneşten toplarız
bataryaları şarj ederiz
ve sonra depolanmış enerjiyi
çeşitli yollarla kullanırız batarya ölene kadar ve
onu güneş enerjisi ile yeniden şarj ederiz.
bu kullanım için derin döngülü batarya diye adlandırılanları kullanırsınız.
İsmin de ima ettiği gibi bu bataryaların şarj kapasitesi uzunca kullanılabilir
ve sonra kolayca yeniden şarj edilebilir.
Bir SLI bataryasını
bir motosikleti ya da arabayı çalıştırmada kullanılanlara derin döngü bataryalarına
dönüştürmek için üç şey yaparız.
Daha kalın elektrotlar kullanırız enerji yoğunluğunu artırmak için
kurşun asit birikntileri onları bozabileceğinden onları daha fazla uzaklaştır
ve aşağıya birikintilerin toplanabileceği bir alan ekle.
Kazanç-kayıp dengesi şu ki; o daha büyüktür, ağırdır ve
bir araba bataryasından daha düşük bir akım verir.
Kurşun asit bataryalarından kurtulmak istediğimizi göstermiştir bunlar
Uygunsuz bir biçimde ortadan kaldırılırsalar önemli bir çevresel sorun doğururlar.
doğa bize bu konuda yardım ettiğinden
Hâlâ 19. yüzyılda üretilen kurşun asit bataryalarına sahibiz
çünkü kurşun ve kurşun oksit verimli elektrot malzemeleridir
ve her ikisi de iletkenlikte iyidirler.
Bu malzemeleri doğru bir şekilde düzenlersek
yüksek güç yoğunluklu ucuz bataryalara sahip oluruz
Doğada bu ölçütleri karşılayan başka bir malzeme bulunamadığından
bugünkü teknoloji ile bu sorunun üstesinden gelmek
çok zordur
19. yüzyıl teknolojisinin hâlâ arabalarımızı çalıştırmada
neden kullanıldığının sebebi budur.
Ben Bill Hammack, Mühendis adam.
Bu video Eight Amazing Engineering Stories
kitabındaki bir bölüme dayanmaktadır.
Kitaptaki bölüm bu konu hakkında daha fazla bilgi içerir.