Akü Çeşitleri Nelerdir?

Akü çeşitleri: Tüm motorlu araçlar için akü kullanılmaktadır. Üretiminde kullanılan ana maddeler kurşun ile sülfürik asitten oluşur. Bundan dolayı kurşun-asitli aküler olarak da adlandırılır.

Kullanım alanlarına göre aküler; otomotiv aküler, stasyoner aküler, traksiyoner aküler olarak gruplara ayrılır. Metal cinsine göre ise kurşun-asitli, demir-nikel, nikel-kadmiyum ve gümüş-çinko aküler vardır. Bu aküler, aralarında kullanım verimliliği ve performans olarak değişiklik gösterir.

Kuru Akü Nedir?

Kuru veya tam kapalı akülerin iki ana maddesi kurşun ve sülfürik asittir. Otomobillerde en çok kullanılan çeşidi ise kurşun-asit aküdür. Günümüzde en yaygın kullanılan akü tipi kurşun-asit akülerdir. Kurşun asit aküler de kendi içlerinde kuru akü ve sulu akü olmak üzere ikiye ayrılıyor.

En çok kullanılan sulu akü çeşidi ise Starter ya da SLI (başlatma, ışıklandırma ve ateşleme) olarak adlandırılan klasik akülerdir. Günümüzde Start-Stop teknolojisini kullanan araçların yaygınlaşmaktadır. Bununla birlikte yüksek şarja sahip Start-Stop aküler de tercih edilmeye başlamıştır.

Sulu Akü Nedir?

Mevsim şartlarına bağlı olarak saf su eklenmesi gereken akülere sulu akü denir. Peki sulu akü bakımı nasıl yapılır? Sulu akülerin bakımları yapılmalı, özellikle yaz aylarında sık sık kontrol edilmelidir. Bu akülerin su seviyesi plaka seviyesinin altına düşmemelidir. Ayrıca akü sarsıntılardan etkilenmeyecek şekilde sabitlenmeli ve şarjsız bırakmamalıdır.

Jel Akü Nedir?

Kuru akü çeşidi olan, içinde jel kıvamında elektrolit bulunan akülere denir. “Jel akü bakımı nasıl yapılır?” Bakımsız akü olarak bilinen jel akülerin bakımında hiçbir şey yapılmasına gerek yoktur. Diğer sıvı akülerdeki sıvı kaybı, ve gaz çıkışının yaşanması akü ömrünü azaltır. Jel akülerin yapılışı bunun önlenebilir olmasında önemli rol oynar.

Jel akü farkı:

• Bu aküler, sulu akülerden %75 daha fazla kapasiteye sahiptir. Bu aküler yüksek performans sağladıkları için fiyatları da daha yüksektir.
• Jel akülerin içerisinde sıvı bulunmadığı için sızdırma yapmaz ve çevreye zarar vermezler.
• Jel akülerin ömrü sulu akülere kıyasla 4-5 kat daha uzundur. Teknelerden güneş enerji sistemlerine kadar geniş kullanım alanı vardır.

Start-Stop Akü Nedir?

Günümüzde yeni arabaların çoğunda start-stop özelliği bulunmaktadır. Start-stop sistemleri motoru otomatik olarak kapatır ve yeniden çalıştırır. Rölanti süresini kısaltarak yakıt tüketimini ve emisyonu düşürür.

Start-Stop akünün farkı yüksek şarj alma ve yüksek çevrim ömrüne sahip olmalarıdır. Start-stop sürecinde akü tüm diğer özelliklere devamlı olarak güç gönderir.

Lityum Akü Nedir?

Lityum akü günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Sürekli doldurulabilen ve verimliliği en yüksek olan bir pil çeşididir. Bundan dolayı elektronik cihaz ve araçlarda lityum piller kullanılır.

Oto Aküsü

Araba veya oto aküsü motorlarda kullanılır. Oto aküler çalışırken marş anında kısa bir süre de büyük bir akım verirler. Yüksek akım vermeleri için plakaları ince yapılır, aktif maddenin elektrolitle temas etmesi sağlanır. İnce plakalı oldukları için ömürleri kısadır. İç direnci azaltmak ve de küçük hacimli  olması için plakalar yaklaştırılır. Birbirlerine temas etmemeleri için araya ayırıştırıcılar konulur.

Araba aküleri de kendi içinde tam kapalı veya buşonları açılan olmak üzere ikiye bölüme ayrılır. Bu iki akünün de iç yapısı aynıdır. İkisi de klasik tip kurşun-asit akülerdir. Kapalı akülerin, buşonları açılamaz. Bu akülere su eklenemediğinden voltaj düzenekleri iyi olan araçlara takılması uygun olur. Kullanım alanları ve iç yapısı farklı Stasyoner (Sabit tesis) ve Traksyoner (Forklift) aküleri de sulu ürünler grubundadır.

Stasyoner Akü 

Sanayi tipi akülerdir. Ani güç kesintilerinin sebep olabileceği duruşları engellemek için kullanılan kesintisiz güç kaynağıdır. Hazırda bulunan ve ihtiyaç olduğunda devreye giren akülerdir. Sabit tesislerde, kurşun-asit az üreten stasyoner aküler kullanılır. Haberleşme, ulaşım, hastane, güç istasyonları, kontrol sistemleri, sulama, güneş pilleri gibi. yerlerde kullanılır.

Traksiyoner Akü

Bu aküler orta büyüklükte devamlı akım verirler. Traksiyoner aküler denizaltı ,vinç, yük taşıyıcı vb gibi elektrik motoru ile çalışan araçlarda kullanılmaktadır. Kuru jelli VRLA aküleri akülerin iç yapıları ve teknolojileri farklıdır. VRLA (Valve Regulated Lead Acid). aküler ismini, şarj ve deşarj sırasında gazların yüksek oranda akü içerisinde tutulmasını sağlayan, valf sisteminden almaktadır.

Bu sayede, akülerin su kaybı ve korunduğu yerde havalandırma gereksinimi minimum düzeye indirilir. Bu aküler de iç yapılarına göre ikiye ayrılır. AGM (Absorption Glass Mat) elektroliti separatörlere emdirilmiş ve jel akü. Bu akülerde  asit taşması yada sızdırması olmaz. Gaz çıkışı minimumdur. Bundan dolayı çok güvenli ve rafta bekleme ömürleri uzundur. Ayrıca sulu akülere oranla titreşime karşı dayanıklıdır. Bir yerden diğer bir yere, taşınması sorunsuzdur. Kullanım alanları arasında sabit tesisler, UPS pil (ups battery), tekneler ve santraller vardır.

UPS Aküsü: Kesintisiz güç kaynağı aküsüdür. UPS elektrik kesintisi olduğu zaman devreye girer. Elektrik gelinceye kadar enerji deposu olmayı sürdürür. UPS aküsü kuru akü’dür ve minimum gaz özellikleri vardır.

Kurşun Asit Akü

Bu akümülatörler ulaştırma, haberleşme hizmetlerinde kullanılan bir doğru akım üretecidir. Akülerin çalışmasını sağlayan elektrolit ve elektrotlardır. Elektrolit: %10 sülfürik asitli saf sudur.

Elektrotlar:

Kurşun biçiminde levhadır. Levhalar üzerine kafes şeklinde delikler açılmıştır. Pozitif levhaların bu deliklerine kurşun peroksit sıvanmış ve preslenmiştir. Negatif levhalara da arı kurşun aynı biçiminde preslenmiştir. İlk olarak 1859 yılında kurşun asit akü imalatı yapılmıştır. Kurşun asit akü hala kullanılmaktadır.

Şarjlı durumda pozitif  elektrot (PbO₂) kurşun oksit, negatif elektrot ise saf kurşundan oluşur. Her iki elektrodun içine daldırıldığı elektrolit, sıvı seyreltilmiş  sülfürikasit (H₂SO₄) eriyiğidir. Akünün dış kabı kurşunla kaplı tahtadan, bakalit yada camdan yapılır. Kahve renkli pozitif elektrot, gri renkli ise negatif elektrottur.

Pozitif elektrot, yüzeyi arttırmak için birbirine bağlı düşey ve yatay kaburgalardan oluşan levhalar halindedir. Bu levhalar formasyon denen işlemle PbO₂ (kurşun oksit)  tabakasıyla  kaplanır. Negatif elektrot ise hücrelerine, hamur halinde PbO ile ızgara şeklinde doldurulmuştur.

İlk doldurma sırasında PbO, hidrojen  iyonlarından dolayı gözenekli Pb (kurşun) durumuna gelir. Levha sayısı çok olduğunda pozitif ve negatif levhalar kendi aralarında paralel olarak bağlanırlar. Dış tarafta negatif elektrod olması için negatif levha sayısı bir tane fazla alınır. Levhalar arasına seperatör denilen plastik yada kağıt levhalar konulur ve levhaların aralığı korunur. Birbirlerine temas etmeleri önlenir.

Kurşunlu Akünün Deşarjındaki Kimyasal Olaylar

Akülerin doldurulması ve boşaltılmasında oluşan reaksiyonlar;

Pb+PbO₂ + 2H₂SO₄ ¾® 2P_bSO₄ + 2H₂O¬¾

Deşarj sırasında reaksiyon sağa,  şarj sırasında sola doğru gerçekleşir. Akü boşalırken elektrotların ikisi de sülfat halini alır. Sülfürikasit eriyiğinin konsantrasyonu azalır. Akü şarj etme sırasında ise eriyiğin konsantrasyonu artar, su azalır ve yoğunluk artar. Şarj ve deşarj sırasındaki konsantrasyon özgül ağırlıktaki değişme, akünün yük durumunu belirlemekte kullanılır.

Özgül ağırlığın kontrolü areometre ile yapılır. Akü asiti ne kadar hafif olursa, areometre derine batar. Akü şarj yoğunluğu, yaklaşık olarak 1,2 gr/cm³ olmalıdır. Deşarj olan akümülatör de ise yoğunluk 1,16 gr/cm³ den daha az olmamalıdır.

Bir kurşun asit akünün  elektrotları arasındaki potansiyel farkı; eriyiğin yoğunluğuna, şarj- deşarj durumu ve çekilen akıma bağlıdır. Şarjlı akülerin potansiyel farkı 2V civarında olur. Bu değer deşarj sırasında düşer. Yaklaşık olarak 1,8V’ un altında boşaltma yapılmamalıdır. Bu değerin altına düşünce sülfatlaşma P_bSO₄  kristalleri oluşur ve levhalar sertleşir. Akünün uzun bir süre boş kalması sülfatlaşmaya neden olur.

Şarjın sonuna doğru potansiyel farkı 2,8 V’a  yükselirse, negatif elektrota gelen hidrojen iyonları birleşir. P_bSO₄ molekülünü bulamayınca asit oluşumu azalır ve hidrojen kaçmasına sebep olur. Bu duruma akü boşalması denir.

Seri bağlı bataryada kapasitesine, paralel bağlılar da tümünün toplamına eşittir. Kapasite amper-saat (Ah) birimiyle ölçülür. Boşalırken çekilen elektrik miktarının, şarj olma sırasındaki elektrik oranına Ah (amper -saat) verimi denir. Aküden alınan enerjinin, şarj edilirken verilen enerjiye oranına Wh (watt- saat) verimi denir. Kurşunlu akülerde amper- saat (Ah) verimi % 90, watt-saat (Wh) verimi % 70 dolayındadır.

Bazlı Akü

Ni (OH)2 pozitif elektrot, demir (Fe) ise negatif elektrottur. Elektrolit KOH (Potasyum hidroksit), kabı demir sacdan yapılır. Bazlı akülerin levhaları da asitli aküler gibi ızgara biçimindedir. Bazlı akülerin reaksiyonları;

Fe+KOH+2Ni(OH)3 ¾® Fe(OH)2+KOH+2 Ni (OH)2¬¾

Deşarj sırasında sağa doğru, şarj olurken sola doğru olur. Bazlı akülerin konsantrasyonu değişmez. Bazlı akü gerilimi 1,5 V civarındadır. Deşarj olurken 1,1 V’ a kadar düşer. Şarj olurken ise 1,8V’ a  kadar yükselir. Bazlı akülerin her iki verimi düşüktür ve fiyatları pahalıdır. Fakat dayanıklı ve hafiftir. Demir–nikelli akülerin yanı sıra, kadmiyum kullanılan akülerde vardır.

Gümüş Çinko Akü

Bu aküde elektrolit olarak, çinko hidroksitle doyurulmuş potasyum hidroksit kullanılır. Negatif elektrot, ızgaralı bir gümüş perdenin etrafında bulunur. Elektrolitin korozyon etkisine karşı direnç göstermesi için biraz cıva katılmış gözenekli saf çinko levhadan oluşur. Negatif elektrot elektrokimyasal yollarla gümüş peroksite yükseltgenmiş, gümüş oksitle sıvalı bir perdedir.

Levhaları, selüloz yapraklarla birbirinden ayırılarak izolasyon sağlanmıştır. Gümüş-çinko aküler hafiftir. Büyük enerji ürettikleri için bazı özel uygulamalarda günümüzde tercih edilen ve geniş kullanım alana sahip olan akülerdir. Bu akülerin yükleme ve boşalma sayısı, sonuçta kısa devreye yol açan yalıtkanların kararlılığıyla sınırlıdır. En küçük devri 30 çevrim olan bu ömrün, uygun tasarımlarla 300 çevrime kadar artırılması imkanı vardır.