TR2021009267A2 - Yüksek enerji̇ yoğunluklu sürdürülebi̇li̇r hi̇bri̇t batarya - Google Patents

Abstract

Buluş; alüminyum hava pili (20), lityum hava pili, magnezyum hava pili, germanyum hava pili, çinko hava pili, silisyum hava pili gibi hava pillerinde kullanılabilecek olan yüksek yoğunluklu enerji içeren yeni bir hibrit batarya teknolojisinin geliştirilmesi üzerinedir. Batarya teknolojisi içerisinde alüminyum hava pillerine (20) odaklanılmış olup aynı teknoloji diğer hava pillerinde de kullanılabilir. Diğer hava pilleri çeşitleriyle bu teknolojinin kullanılması durumunda kimyasal tepkime sonrasında hidrojen gazı üretiliyor ise hidrojen yakıt pilide (16) kullanılan metal cinsine göre hava piliyle birlikte kullanılabilir. Geliştirilen teknoloji ile günümüzde hava pillerinde bulunan teknik problemler çözülmüş ve sürdürülebilir bir batarya teknolojisi geliştirilmiştir. Geliştirilen alüminyum hava pili (20) aralıklarla tükeninceye kadar kontrollü olarak kullanılabilir. Buluş çalışmasında alüminyum hava pili (20) ve hidrojen yakıt pili (16) birlikte kullanılacaktır. Bu şekilde araçlarda alüminyum metali kullanılarak oluşturulan batarya teknolojisinde hem alüminyum hava pili (20) hem de hidrojen yakıt pili (16) elektrik enerjisi üretecektir. Bu teknolojiyle geliştirilen araçlar son derece sessiz çalışacak olup enerji yoğunluğu lityum iyon pilin çok üzerindedir.

Description

TARIFNAME YÜKSEK ENERJI YOGUNLUKLU SÜRDÜRÜLEBILIR HIBRIT BATARYA Bulusun Ilgili Oldugu Teknik Alan Giderek artan enerji talebi ve çevre kirliligi sorunlarini çözmek için fosil olmayan yakitlarla enerji Üretmek gerekmektedir. Bu kapsamda fosil yakitlar ile çalisan içten yanmali mot0rlar düsük enerji çevrim verimi ile çalismakta ve özellikle büyük yerlesim alanlarinda zehirli egzoz gazlari emisyonlarina neden olmaktadir.

Solunan egzoz gazlari insan sagligina zarar vermektedir. Yeni gelistirilen enerji üretim metotlarinin kullanima girmesiyle fosil yakitlarin insan sagligina olan olumsuz etkileri azaltilmis olacaktir. Ayni zamanda egzoz gazi emisyonlarinin azalmasiyla küresel isinma hizinin azaltilmasi hedeflenmektedir.

Bu kapsamda pek çok devlet özellikle yenilenebilir enerji ve elektrikli araç teknolojilerine yatirim yapmaktadir. Tüm bu olumlu adimlara ragmen günümüzde henüz yüksek verimli ve ekonomik olarak sürdürülebilir bir teknoloji gelistirilemediginden fosil yakitlarin kullanimi halen yogun sekilde devam etmektedir.

Içten yanmali motorlar fosil yakit kullanmakta olup geri dönüsümü mümkün olmayan mekanik enerji dönüsümü son derece verimsiz olan petrolün yanmasiyla enerji üretmektedir.

Kara ve hava tasitlarinin neredeyse hepsinde kullanilmakta olan içten yanmali motor teknolojisinin enerji kaynagi olarak kullanimi açisindan pek çok dezavantajlari bulunmaktadir. Öncelikle içten yanmali motorlarin enerji dönüsüm verimleri yaklasik olarak %30 seviyesindedir. Yanma sonucu olusan enerjinin yaklasik %70'i isi enerjisi olarak sürekli atmosfere geri verilmektedir.

Esas olarak yanma tepkimesi sonucunda olusan enerji tekerlere iletilir ve öteleme hareketi elde edilir. Yanmanin gerçeklesmesi için sürekli atesleme yapilmali, pistonlar sürekli yaglanmali ve çok sayida mekanik parça birbirleriyle senkronizasyon halinde çalismalidir. Yanma tepkimesinin gerçeklesmesi ve sürdürülebilir olarak devam etmesi için motor içerisinde pek çok destek parçalari bulunur.

Tüm bu problemlerinin yaninda ayrica egsoz emisyonu insan sagligina da olumsuz etki etmektedir. Gelecek vaat eden diger bir teknoloji ise elektrik motorlariyla çalisan elektrikli araçlardir. Elektrik motorlarinin enerji dönüsüm verimliliklerinin yaklasik olarak %90 seviyesinde oldugu düsünüldügünde içten yanmali motorlara göre büyük kullanim avantaji bulunmaktadir. Ayrica disariya zehirli gazlar birakilmaz.

Pil teknolojilerinde pilleri yeniden sarj edilebilir ve sarj edilemeyen olarak ikiye ayirmak mümkündür. Kullanim yerleri ve ihtiyaca göre pek çok pil çesidi bulunmaktadir. Sarj edilemeyen pillerde yer alan elektrodlar, kimyasal tepkimeler sonucu geri dönüsü olmayacak sekilde degisim geçirdiklerinden dolayi tekrar sarj edilemezler.

En bilinen örnekleri ise alkalin ve çinko-karbon temelli pillerdir. Sarjli piller ise kimyasal tepkimenin tersinir olarak çalisabildigi pil çesitleridir. Nikel- kadmiyum, nikel-metal hidrit, kursun asit, Iityum polimer ve Iityum iyon pilller sik olarak kullanilmaktadir. Lityum polimer bataryalar, Iityum- iyon bataryalarin kullandigi sivi elektrot yerine polimer tipinde elektrot kullanan sarj edilebilir bataryalardir. Lityum polimer piller lityum batarya çesitlerine göre birim hacim basina daha yüksek enerji yogunlugu sunarlar.

Lityum iyon piller sarj edilebilmeleri, istenilen sarj seviyesinde tekrar sarj edilebilmeleri ve enerji yogunlugu diger pek çok pil çesidine göre yüksek olmasi sebebiyle cep telefonlarindan elektrikli araçlara kadar pek çok yerde kullanilmaktadir. Lityum iyon pilin yogun kullanimi lityum metalinin tükenme tehlikesini ortaya çikarmaktadir. Çünkü Iityum metali dünya üzerinde çok fazla bulunmaz ve üretim yollari zordur. Elektrikli araç teknolojisinde içten yanmali motorlara göre elektrik motorlarinin yüksek enerji verimlilikleri bulunmasina ragmen kapasiteleri iyon pillerin yaygin kullanimina engel olmaktadir.

Bulusun ilgili oldugu teknik alan batarya teknolojileri olup yüksek enerji yogunluklu ve sürdürülebilir batarya teknolojisinin gelistirilmesi üzerinedir.

Bu kapsamda gelistirilen batarya teknolojisi ile lityum iyon pilden daha yüksek enerji yogunlugu bulunan ve sürdürülebilir sekilde uzun süre kullanilabilecek bir batarya gelistirilmistir.

Sekil Numaralarinin Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen sekil numaralari açiklamalari asagida sunulmustur. 1-Alüminyum anod plaka 2-An0d tutucu kol 3-Anod plaka vinci 4-Hareketli batarya yuvasi -Vinç motoru 6-Hareketli batarya yuvasi rayi 7-Batarya yuvasi hareket motoru 8-Vinç kolu yuvasi 9-An0d tutucu kol-anod plaka baglanti noktasi -Hava geçirgen katod 11-Elektr0lit giris deligi 12-Elektr0lit çikis deligi 13-Temizleyici baslik 14-Temizleyici baslik eklem bölgesi -Gaz toplayici kap 16-Hidrojen yakit pili 17-Elektrolit 18-Hava girisi 19-Seperatör -Alüminyum hava pili Sekillerin Açiklanmasi Sekil-1'de kimyasal reaksiyon enerji akisi gösterilmistir.

Sekil-2'de alüminyum anod plaka (1), anod tutucu kol (2), anot plaka vinci (3), hareketli batarya yuvasi (4) ve vinç motoru (5) gösterilmistir.

Sekil-3'te hareketli batarya yuvasi rayi (6), batarya yuvasi hareket motoru (7) ve vinç kolu yuvasi (8) gösterilmistir.

Sekil-4'te anod tutucu kol-anod plaka baglanti noktasi (9), hava geçirgen katod (10), elektrolit giris deligi (11) ve elektrolit çikis deligi (12) gösterilmistir.

Sekil-5'te temizleyici baslik (13) ve temizleyici baslik eklem bölgesi (14) gösterilmistir.

Sekil-6'da alüminyum anod plaka (1), anod tutucu kol-anod plaka baglanti noktasi (9), hava geçirgen katod (10), elektrolit çikis deligi (12), elektrolit (17), hava girisi (18) ve seperatör (19) gösterilmistir.

Sekil-7'de gaz toplayici kap (15), hidrojen yakit pili (16) ve alüminyum Teknigin bilinen durumu Lityum iyon pil teknolojisi günümüzde elektrikli kara araçlari, insansiz hava araçlari ve pek çok elektronik cihazlarda kullanimi bulunmaktadir. Lityum metali yogun kullanim sonucunda hizla tükendiginden ve enerji yogunlugu daha yüksek teknolojiler ile çalisilmak istenildiginden dolayi elektrikli araçlarda lityum metali yerine farkli metaller kullanilmasina yönelik teknolojiler çalisilmaktadir.

Bu kapsamda sarj edilebilir lityum iyon pil teknolojisinin yerine sarj edilemeyen fakat yüksek enerji yogunluklari bulunan metal hava pil teknolojisi kullanilabilir. Çinko hava pili, magnezyum hava pili, alüminyum hava pili (20), lityum hava pili, silisyum hava pili gibi çesitli teknolojiler gelistirilmistir.

Metal hava pilleri anod, katod ve elektrolitten (17) olusan enerji yogunlugu yüksek pillerdir. Lityum hava pili, çinko hava pili, germanyum hava pili, demir hava pili, alüminyum hava pili (20), magnezyum hava pili, kalsiyum hava pili, silisyum hava pili gibi çesitleri bulunmaktadir. Bu piller havadaki oksijen ile reaksiyona girerek devre araciligi ile anot ile katod arasinda elektron akisini saglamaktadirlar.

Temelde metal hava pillerinin 4 ana birleseni vardir. > Seperatör(19) )> Elektrolit(17) Anot kismina kullanilmak istenilen metal yerlestirilir. Katodta ise oksijen transferine izin verebilecek gözenekli ve yüzey alani genis malzemeler kullanilir. Bu amaçla katod da kimyasal reaksiyondan etkilenmeyen elektron toplayici olarak görev yapabilecek ve ayni zamanda gözenekli karbon, grafen, nikel veya platin gibi metaller kullanilabilir. Iyonlar seperatör (19) içerisinden hareket eder ve anoda ulasir.

Seperatör (19) kisa devre olmanin önüne geçer. Elektrolit (17) ise iyon kaynagi olarak kimyasal tepkimenin gerçeklesmesini saglar. Metal hava pilleri metalin iyon tasiyici elektrolit (17) yardimiyla havadaki oksijen ile tepkimeye girmesi sonucunda çalisir. Molekül basina elektron kapasiteleri yüksektir. Kullanilan metaller tepkime süresince oksitlenir. Oksijen katot bölümüne havadan tedarik edilir.

Alüminyum hava pilinde (20) alüminyum metali hidroksit iyonlari ile tepkimeye girer. Serbest kalan elektronlar devreye verilir ve elektrik akimi elde edilir. Örnegin alüminyum hava pilinin (20) kimyasal tepkimesi asagidaki basamaklarda gerçeklesir.

Anot yari tepkimesi AI + 30H- o Al(OH)3 + 3e- + -2.31 V.

Metal hava pillerinin elektrik enerjisi üretme kapasitesi yüksek olmasina ragmen bu teknolojinin kullanilmasinda çesitli problemler bulunmaktadir.

Bu teknolojilerin en büyük problemleri sürdürülebilir sekilde kullanilamamalaridir. Kimyasal tepkime bir kez baslatildiginda metal tükenene kadar kimyasal reaksiyon devam etmektedir.

Bu durum uzun süreli ve pratik bir kullanima izin vermemektedir. Metal plakalarin üzerlerinde tepkime sonucunda bir katman olusmakta ve bu durum metal hava pillerinin enerji kapasitelerini düsürmektedir. Pratik kullanimda istenilen talep edilen anda enerjinin üretilip kullanilabilmesidir.

Ancak bu sekilde metal hava pillerinin ekonomik kullanimlari mümkün olabilecektir.

Patent basvurusundaki bulusta metal hava pillerin mevcut teknik problemleri giderilmis olup sürdürülebilir yeni bir batarya teknolojisi gelistirilmistir. Bataryanin laboratuvar denemeleri basari ile uygulanmis ve pil sürdürülebilir sekilde çalistirilmistir.

Mevcut Teknik Problemler Günümüz teknolojisinde kullanilan pillerde pek çok problem bulunmaktadir. Öncelikle yogun kullaniminin bulunmasi nedeniyle lityum iyon pil teknolojisindeki teknik problemlere yer verilmistir. Sonrasinda ise alüminyum hava pillerinin (20) mevcut kullanimdaki problemleri belirtilmistir. Asagida lityum iyon pil teknolojisinin teknik ve genel problemleri siralanmistir.

Lityum metali yer kabugunda az miktarda yer alir (%0,006) ayrica belirli bölgelerde yogunlasmistir. Bu durum sebebiyle lityum metaline olan talebin karsilanmasinda gelecekte problem olusturacaktir. Talebin çok olmasi nedeniyle ve lityum metali hizla tüketildigi için gelecekte arz talep dengesinin bozulmasi durumu kaçinilmazdir.

Sarj edilebilir lityum iyon pillerin kullanim ömürleri bulunmaktadir.

Bataryalarin sarj tutma kapasiteleri zamanla azalmaktadir. Bu ilerleyen yillarda pillerde performans kaybina sebep vermektedir.

Elektrikli aracin en önemli ve pahali bölümü bataryalari oldugu düsünüldügünde lityum iyon pillerin ömürleri zamanla azaldigindan bu durum aracini satmak isteyen müsteriler için problem teskil edecektir. Lityum iyon pilin kullanim ömrü pil hiç kullanilmasa bile azalmaya devam eder. Bu durum pilin geri dönüsümsüz sekilde kaybedilmesine neden olmaktadir.

Lityum iyon piller pahalidir. Özellikle kara tasitlarinda lityum iyon piller araç için kritik öneme sahip oldugundan ve pillerin kullanim ömürleri azaldigindan dolayi aracin satilma islemlerinde problem olusturacaktir.

Lityum iyon pillerin patlama tehlikesi bulunmaktadir.

Lityum iyon pili düsük enerji yogunlugu sebebiyle sürekli olarak sarj edilmesi gerekmektedir. Bu durum özellikle elektrikli araç sahipleri için büyük sehirlerde bataryanin sarj olmasi için bekleme ve zaman kaybi sorununa yol açar. Özellikle itfaye, ambulans ve polis araçlari gibi acil kullanim gerektiren araçlar için bu durum büyük problemlere yol açabilir.

Lityum iyon pilin sarj edilmesi için çok sayida sarj istasyonuna ihtiyaç vardir bu durum mali açidan yük getirir. Ayrica elektrikli araçlar hizli sarj edilmeye çalisildigindan çok sayida elektrikli aracin sarj edilmeye çalisilmasiyla elektrik alt yapisinin bu ihtiyaca göre yeniden mühendislik tasariminin yapilmasi gerekmektedir. Özellikle askeri teknolojide kullanilan lityum iyon pil teknolojisi ile çalisan insansiz hava araçlari ve insansiz tanklarin operasyon süresi pilin kapasitesi ile sinirli kalmaktadir. Bu istenilmeyen bir durumdur.

Elektrikli araçlarda için lityum iyon pilleri sarj etmek için sarj istasyonlarinin bulunmasi gerekmektedir. Bu durum sarj istasyonlari için yatirim yapilmasini zorunlu kilar.

Kirsal kesimde sarj istasyonu bulunmamasi riski elektrikli araçlarda enerji tedariki açisindan büyük problem teskil etmektedir. > Lityum iyon pilleri sarj etmek için zaman gerekmektedir. Hizli sarj teknolojisi kullanildiginda da ayni durum geçerlidir. Ayrica hizli sarjda yüksek akim çekilmeye çalisildigindan iletim kablolarinda isinma problemi gerçeklesecektir. > Özellikle sehir içi trafiginde ayni anda çok sayida kisinin benzin istasyonlarina girdigi düsünüldügünde müsteriler sarj için büyük zaman kayiplari yasayacaklardir. Sehirlerde çok katli apartmanlardan elektrikli araçlarin sarj edilmesi islemi yeni sorunlara sebep olacaktir. > Elektrikli araçlar sarj esnasinda akimi çok çektiginden dolayi ayni anda çok sayida elektrikli araci sarj etmek için tüm sehirlerde güçlü elektrik altyapisi yatirimi gerekmektedir.

Metal hava pilleri yüksek enerji yogunlugu kapasitelerinin bulunmasina ragmen metal hava pillerinin çalistirilmasiyla ilgili çesitli teknik problemler bulunmaktadir. Günümüz teknolojisinde en çok gelecek vaat eden metal hava pil teknolojilerinden birisi olan alüminyum hava pillerinin (20) kullaniminda karsilasilan en büyük problem alüminyum hava pillerinin (20) kontrollü olarak kullanilamamasidir.

Kimyasal reaksiyon bir kez baslatildiginda pil tükenene kadar sürekli olarak devam etmesi nedeniyle verimli sekilde kullanilamamaktadir.

Hidrojen gazi çok degerli bir enerji kaynagidir. Alüminyum ile elektrolitin (17) tepkimesi sonucunda sürekli olarak hidrojen gazi üretilmektedir.

Günümüz teknolojisinde hidrojen gazinin yüksek hacim kaplamasi, sikistirilma problemleri ve depolandiginda patlama riski nedeniyle kullanimi yaygin degildir. Alüminyum hava pilinin (20) ürettigi hidrojen gazi degerlendirilememektedir.

Alüminyum hava pilleri (20) ve diger hava pilleri çesitlerinde reaksiyon sonucunda anot üzerinde katman olusmaktadir. Bu katman pilin çalisma performansini düsürmektedir. Alüminyum hava pillerinde (20) hava girisi mevcut atmosfer basinci ile yapilmaktadir. Alüminyum hava pillerinde (20) elektrolit (17) degisimi bulunmamaktadir sabit elektrolit (17) ile tepkime reaksiyonu devam ettirilmektedir. Bu durum elektrolitin (17) uzun vadede iyon tasiniminin bozulmasina neden olur.

Teknik Problemlere Getirilecek Olan Çözümler Uygulamada elektrikli araç batarya teknolojileri henüz yaygin kullanim için pahalidir. Bataryalarin üretim maliyetlerinin düsürülmesine yönelik arastirma çalismalari günümüzde devam etmektedir.

Ayni zamanda en sik kullanilan Iityum iyon batarya teknolojisinin enerji yogunluklari metal hava pillerine göre düsüktür. Uygulamada sadece alüminyum hava pili (20) kullanildiginda pilin enerji yogunlugu kullanilan teknolojiye bagli olarak yaklasik olarak Iityum iyon pile göre 5 ila 7 kat fazla olacaktir.

Alüminyum hava pilinin (20) üretmis oldugu enerjinin yanina alüminyum ile elektrolitin (17) tepkimesinden üretilen hidrojen gazi da hidrojen yakit pilinde (16) degerlendirilecektir. Bu yöntemle birim alüminyum agirligindan üretilen enerji miktari daha da yükseltilecektir. Alüminyum hava pilinde (20) hidrojen gazi sadece alüminyum anot plakalar (1) kullanildiginda üretilecek oldugundan dolayi ayrica hidrojen gazini depolamaya gerek bulunmamaktadir. Bu sayede hidrojen gazinin kaza aninda patlama riski önlenmis olacaktir. Ayrica hidrojen gazi tedariki için dolum istasyonuna gerek bulunmamaktadir.

Alüminyum hava pili (20) kullanilacagi araç çesitine göre tasarlanacak olup araç içerisine yerlestirilecek ve tüm pil tükenene kadar kullanimina devam edilecektir. Bu sayede lityum iyon pillerde karsilasilan uzun vadede kapasite azalmasi gibi problemler alüminyum hava pilinde (20) karsilasilmayacaktir. Çünkü alüminyum hava pili (20) bittiginde araçtan çikartilacak ve sürekli yenilenen bir yapida olacaktir. Kullanimi bittiginde çikartilan alüminyum hava pilinde (20) elektrolit (17), alüminyum anot plaklar (1) ve batarya iskeletinde yipranan kisimlar olacaktir.

Bu sekilde elektrikli araç sahipleri araçlarinin batarya ömürlerinin kisalmasindan dolayi karsilasilacak satis zorluklarini asmis olacaklardir.

Gelistirilen teknolojide metal hava pilleri sarj edilmeyecektir. Eger pillerde yeterli enerji yogunlugu var ise bu durum avantajdir. Çünkü sarj edilebilir batarya teknolojisinde sarj islemi için ayrica zaman ve alt yapi gereksinimi bulunmaktadir.

Patent basvurusunda alüminyum hava pili (20) kullanilacagi araca bir kez pil yüklemesi yapilacak ve pil bitene kadar kontrollü olarak istenilen sekilde uzun süreli kullanilacaktir.

Bu sayede sürekli sarj edilmek için sarj istasyonu gerekliligi ve bekleme süresi ortadan kaldirilacaktir. Bu durum hem zamandan hem de paradan tasarruf edilmesi anlamina gelmektedir. Bulus açiklamasi bölümünde detayli sekilde açiklanacak olmakla birlikte mevcut teknik problemlere getirilen çözümler asagida listelenmistir.

Metal hava pillerinin kullanimlarinda karsilasilan en önemli problem kimyasal reaksiyonun istenilen zamanda kontrol edememektir.

Bulusta bu durumu önlemek için alüminyum anot plakalar (1) elektrolitin (17) bulundugu seperatör (19) ile sadece elektrik üretilmesi istenilen zamanda temas edecektir. Bu sayede tepkimede kontrol saglanacaktir.

Alüminyum anot plakanin (1) sadece bir yüzünün tepkimeye girmesi saglanmistir. Bu sayede alüminyumun anot plakanin (1) iki yüzü tepkimeye girmeyecek ve alüminyum metalinin ekonomik tüketimi saglanacaktir.

Alüminyum anot plaka (1) bilgisayar kontrollü olarak yüzeyinin temizlemesi için hareketli batarya yuvasindan (4) çikartilacaktir. Bu sekilde alüminyum anot plaka (1) üzerinde biriken katman temizlenmis olacaktir.

Alüminyum anot plakalarinin (1) hareketli batarya yuvasindan (4) çikartilma islemi hepsi için ayni anda yapilmayacak olup bilgisayar kontrollü olarak hareket etme algoritmasina göre gerçeklestirilecektir. Mekanik hareket algoritmasi kullanilacak aracin özelliklerine göre degisebilir.

Alüminyum hava pilinde (20) kimyasal reaksiyon sonucunda olusan hidrojen gazi toplanilarak hidrojen yakit piline (16) sevk edilecektir.

Bu sayede alüminyum tepkimesinden olusan hidrojen gazi degerlendirilmis olacak ve enerji maksimum seviyede verimli sekilde kullanilmis olacaktir.

Oksijen transfer hizi alüminyum hava pillerinde (20) enerji üretim seviyesini degistirebilir. Bu kapsamda pil performansini arttirmak için basinçli hava katod kismindan enerji harcayarak veya aracin hizindan kaynaklanan basinç ile pasif sekilde verilebilir.

Hareketli batarya yuvasinda (4) bulunan elektrolit (17) sürekli olarak yenilenecektir. Bu sayede elektrolitin (17) sürekli taze kalmasi saglanacaktir. Bu yöntemle alüminyum anot plakanin (1) daha temiz kalmasi saglanacaktir.

Hibrit Batarya Teknolojisi Kullanim Alanlari Bu teknolojinin gelistirilmesi ile kullanilabilecegi elektrikli araçlar asagida » Savunma sanayisi için elektrikli insansiz hava araçlari (intihar saldiri ihalari, silahli ihalar), elektrikli silahli veya silahsiz helikopterler.

Elektrikli bomba imhar robotlari veya tanklar. Insanli ve insansiz her türden kara araçlari > Elektrikli askeri veya sivil gemiler. Her türden insanli, insansiz su üzerindeki araçlar, tekneler, feribotlar, elektrikli denizaltilar, hem benzinli hem elektriklide çalisabilen denizaltilar.

Elektrikli arabalar Elektrikli otobüs Elektrikli tir, kamyon Elektrikli uçaklar Elektrikli skuter Tekerlekli sandalyeler Elektrikli protezler Sadece acil kullanim veya depolama için bekleme konumunda bulundurulan elektrikli cihazlar.

S› Tasinabilir tasinamaz elektrik batarya depo sistemleri Bulusun amaci, enerjiyi sürdürülebilir ve geri dönüstürülebilir sekilde insanliga kazandirmaktir. Lityum iyon pillerin pahali olmasi sebebiyle sarj ihtiyacinin olmadigi cihazlar ve araçlar için Iityum iyon piller yerine alüminyum hava pillerinin (20) kullanimi masraflarin azaltilmasini saglayacaktir.

Bulusun Açiklamasi Bulus, bilgisayar kontrollü olarak alüminyum anot plakanin (1) separatör (19) ve hava geçirgen katot (10) ile kontrollü sekilde birlestirilip ayrilmasini ve yüzeyinin temizlenmesi islemi için yere göre yukari-asagi yönde hareket ettirilmesini kapsamaktadir.

Bulus için esas olan bu kontrollü hareket ettirme durumu oldugundan dolayi alüminyum anot plakanin (1) hareketinin nasil saglandigi bulusun kapsamini degistirmez.

Anot plaka vinci (3) sabit kalip sadece hareketli batarya yuvasi (4) yere göre hem yukari-asagi yönde hem de ileri- geri yönde üç boyutlu harekette ettirilebilir. Ya da hareketli batarya yuvasi (4) sabit kalarak sadece anot plaka vinci (3) yere göre yukari-asagi yönde hareket edebilecegi gibi ileri-geri yönde de hareket ettirilebilir.

Bulus açisindan hareket ettirilen kismin degismesi bulusun kapsamini daraltmaz. Alüminyum anot plakanin (1) veya hava geçirgen katodun (10) hareket ettirilmesi de bulusun kapsamini degistirmez.

Alüminyum anot plaka (1) ile hava geçirgen katod (10) ve separtörün (19) birbirleriyle ayrilip birlestigi üç boyutlu tüm hareket etme yöntemleri bulus kapsamindadir.

Alüminyum hava pillerinin (20) kullanilmasi, yüksek yogunluklu teorik ve pratik özgül enerji kapasitelerinin olmasi, alüminyum metalinin dünya kabugunda en bol bulunan metallerden olmasi ve geri dönüstürülebilir özellikleri nedeniyle fosil yakit ve lityum iyon pillere karsi önemli bir avantaj saglamaktadir. Asagida alüminyum hava pilinin (20) baslica avantajlari listelenmistir.

Alüminyum Hava Pillerinin (20) Baslica Kullanim Avantajlari » Enerji yogunlugu nasil kullanildigina ve kullanilan teknolojiye bagli olarak lityum iyon pile kiyasla yaklasik olarak bes ila yedi kat fazladir. > Alüminyum hava pili (20) tamamen sessiz bir teknolojidir. Bu sayede sehirlere olusan gürültü kirliliginin önüne geçilecektir.

» Alüminyum hava pilinde (20) kullanilacak olan alüminyum anot plaka (1) hafiftir. Alüminyum metalinin öz kütlesi 2,70 g/cm olup alüminyum metali hafif bir metaldir. Öz kütle elektrikli hava ve kara tasitlari için en önemli unsurlardan birisidir. Çünkü mühendislik açisindan kullanilan malzemenin hafif olmasi aracin ekonomikligi ve enerji tasarrufunu beraberinde getirmektedir. > Alüminyum metali ucuzdur. Yer kabugunun yaklasik %8,13'ü alüminyum metalidir. Bu durum istenildiginde çok miktarda alüminyum metalinin tedarik edilebilecegi anlamina gelmektedir.

Elektrik enerjisi üretim yöntemleri degismekte ve alüminyumun üretim maliyetleri de düsmektedir. Teknolojinin gelistirilmesiyle birlikte alüminyum metalinin üretim maliyetleri daha da düsecegi asikârdir. > Alüminyum metali dogrudan insan sagligi için toksik bir metal degildir. Özellikle kaza aninda alüminyum çevreye saçilsa bile bu durum çevresel kirlenmeye sebebiyet vermeyecektir. > Alüminyum metali geri dönüstürülebilir özelliktedir. Bu durum batarya teknolojileri önemli bir faktördür. Alüminyumun günlük hayatta pek çok kullanim yeri oldugundan sadece geri dönüsüm yapilarak bile yüksek miktarda alüminyum metalinin tedariki saglanabilir. > Alüminyum atomlari yüzey merkezli kübik kristal yapisindadir.

Metalin elektrik iletkenligi 36.9 mega-siemens/m olup yüksek elektrik iletkenlik özelligi bulunmaktadir. Bu sayede alüminyum anot plakasi (1) ile devrenin elektron alis-verisi verimli olarak gerçeklestirilebilir.

› Alüminyum hava pilinde (20) elektrolit (17) olarak kullanilan sodyum hidroksit veya potasyum hidroksittin alüminyum ile tepkimesinden anlik ve sürekli olarak hidrojen gazi üretilmektedir.

Hidrojen gazi hidrojen yakit pilleri için gerekli olup kilogram basina teorik 33.6 kwh gibi yüksek enerji yogunluguna sahiptir. > Hidrojen yakit pilleri yaklasik olarak %50 ve üzeri sevide verimlilikte çalisabilir. Bu verim seviyesi içten yanmali motorlara göre önemli bir avantaj saglar. > Alüminyum hava pilleri (20) kullanilan teknolojide büyük çapli iletim altyapisi masrafi olmayacaktir. Sadece üretim yapilacak fabrikalarin enerji altyapisinin desteklenmesi yeterli olacaktir.

Alüminyum hava pillerinde (20) elektrolit (17) olarak sulu sodyum hidroksit veya potasyum hidroksit gibi bilesikler kullanilabilecegi gibi polimer elektrolit (17), iyonik sivilar, organik solventler kullanilabilir.

Anotta saf alüminyum metali kullanilabilecegi gibi alüminyum alasimlarida kullanilabilir.

Katod olarak ise nikel veya karbon türevli maddeler, nadir toprak elementleri, karbon nanotüp, grafen, kuantum noktalar olabilir. Katod'da önemli olan nokta hava transferine izin veren gözenekli yapida olmasidir.

Gelistirilen alüminyum hava pili (20) teknolojisi için ana basliklar; > Sürdürülebilirlik > Yüksek enerji yogunlugu > Geri dönüsüm Günümüzde düsük enerji depolama kapasitesine ragmen lityum iyon pilleri alüminyum pillerin yerine kullanilmaktadir. Çünkü günümüz teknolojisinde henüz alüminyum hava pilleri (20) sürdürülebilir sekilde çalistirilamamistir.

Gelistirilen bulus teknolojisi ile günümüzde alüminyum hava pillerinin (20) mevcut teknik problemleri çözülmüs ve yeni hibrit enerji üretim teknolojisi gelistirilmistir. Gelistirilen alüminyum hava pili (20) teknolojisini iki asamada incelemek gerekmektedir. Bunlar; Birinci Enerji Kaynagi Ikinci Enerji Kaynagi Alüminyum Hava Pili (20) Hidrojen Yakit Pili (16) Birinci Enerji Kaynagi, Alüminyum Hava Pili (20) Sürdürülebilirlik Alüminyum hava pillerinden (20) sürdürülebilir sekilde enerji elde edilebildigi takdirde çok genis bir kullanim potansiyeli tasidigi asikârdir.

Alüminyum metalinin enerji üretimi için kullanilmasi kritik bir öneme sahiptir. Alüminyum metalinin enerji kaynagi olarak kullanilmasindaki en önemli faktör ise bu metale kolay ulasilabilir olmasi ve yer kabugunda bol bulunmasidir.

Alüminyum metali potasyum hidroksit veya sodyum hidroksit gibi bilesiklerin suda çözünmesiyle olusturulan elektrolitler (17) ile tepkimeye girer ve kullanilan elektrolit (17) cinsine bagli olarak degismekle birlikte kimyasal reaksiyonda alüminyum metali yüzeyi Üzerinde 2K[Al(OH)4] veya 2Na[AI(OH)4] bilesikleri olusmaktadir.

Alüminyum anot plakanin (1) üzerinde bulunan potasyum 2K[Al(OH)4] veya 2Na[AI(OH)4] tabakasi temizleyici baslik (13) yardimiyla düzenli olarak temizlenecektir. Bu sekilde alüminyum anod plakanin (1) üzerinde biriken katmanin kalinlasarak enerji üretim hizi ve kapasitesinin Araç hareket halindeyken ayri ayri zamanlarda olmak üzere alüminyum anot plakalar (1) belirli bir algoritma ile hareketli batarya yuvasindan (4) çikarilarak yüzey temizlenme islemi için kaldirilacaktir. Sonrasinda tekrar hareketli batarya yuvasina (4) yerlestirilecektir. Alüminyum metali ile elektrolit (17) reaksiyonunun kimyasal denklemleri asagida yer almaktadir.

Elektrolit (17) alüminyum metali ile temas ettigi anda kimyasal reaksiyon baslamaktadir. Bu açidan alüminyum anot plakalarin (1) tek kullanimda tükenmemesi için alüminyum anot plakalarin (1) elektrolitten (17) uzaklastirilmasi gerekmektedir.

Alüminyum hava pilinde (20) bulunan alüminyum anot plakalar (1) kullanilmadigi zamanlarda bilgisayar kontrollü olarak elektrolit (17) bulunan seperatörden (19) ayrilacak ve bu sekilde kimyasal reaksiyon durdurulacaktir. Sekil 3'te hareketli batarya yuvasinin (4) parçali sekilde üretilmesi ile ayni zaman da farkli konumlarda olabilecegi gösterilmistir.

Hidrojen havadan yaklasik olarak 14 kat daha hafif bir elementtir. Bu sebeple kimyasal reaksiyon aninda üretilen hidrojen gazi alüminyum hava pilinin (20) üst bölümüne dogru yükselecektir. Hidrojenin alüminyum hava pili (20) içerisinde toplanabilmesi için gaz toplayici kap (15) bulunacaktir.

Burada üretilen gazin dis ortama kaçmamasi için gaz toplayici kap (15) içerisinden hidrojen yakit piline (16) aktarilacaktir.

Hidrojen yakit pilleri (16) sadece hidrojen gazi ile çalisabilecegi gibi hidrojen-hava karsimi ile çalisabilir. Hidrojen gazi gaz toplayici kaptan (15) kendiliginden veya havayi çeken motor vasitasiyla hidrojen yakit piline (16) çekilecektir.

Alüminyum hava pilinde (20) kimyasal reaksiyon için ortamda hava bulunmasi gerektiginden üretilen hidrojen ile hava karisik olacaktir. Bu sebeple hidrojen yakit piline (16) hava-hidrojen gaz karisimi ulastirilacaktir. Hidrojen gazi, kullanilacak olan aracin cinsine göre bir miktar depolanabilir. Depolanmadan hidrojen gazi anlik olarak üretilip harcanabilir. Bu teknoloji kullanilarak hidrojen gazindan enerji Üretmek için yüksek basinçli depolara olan ihtiyaç önlenmis olacaktir.

Elektrolit (17) alüminyum metali için asindirici özellik gösterir. Bu sebeple alüminyum anot plakalar (1) elektrolitin (17) içerisinde bulunmayacaktir.

Seperatörün (19) yalnizca altida birlik kismi elektrolitin (17) içerisinde olacaktir (Optimum seviye için bu oran degistirilebilir). Kalan bölüm alüminyum anot plaka (1) ile temas eden seperatör (19) yüzeyi olacaktir.

Elektrolit (17) seperatörde (19) kilcallik kuvveti etkisiyle sivi yüzey seviyesinden yukari dogru çekilecek olup bu sekilde sürekli olarak separatörün (19) elektrolit (17) ile islak kalmasi saglanacaktir. Tepkimenin hizli sekilde baslayabilmesi için separatörün (19) sürekli islak kalmasi saglanacaktir.

Elektrolit (17) sivisi içerisinde bulunan maddelerin derisimlerinin fazla yükselmemesi için elektrolit giris deligi (11) araciligi ile elektrolit (17) yenilenmesi yapilacaktir. Kullanilmis durumda bulunan elektrolitin (17) tahliyesi ise elektrolit çikis deligi (12) üzerinden gerçeklestirilecektir.

Alüminyum anod plakanin (1) görevi elektron alisverisini saglamak ve tepkimeye girmektir. Anod alüminyum plaka (1) elektrik iletken metal olan alüminyum ile yapildigindan üzerinde olusan elektrik akimini anod tutucu kola (2) aktaracaktir. Baglanti kablolari araciligi ile elektrik akimi devreye verilecektir.

Anod tutucu kolun (2) görevi alüminyum anod plakanin (1) sabitlenmesi, kuvvet uygulanmasi ve alüminyum anod plakanin (1) yukari ve asagi yönde hareket ettirilmesinin saglanmasidir. Alüminyum anod plakalara (1) anot tutucu kol (2) anot tutucu kol-anot baglanti noktasi (9) ile bagli olacaktir.

Ayni zamanda anot tutucu kol-anot baglanti noktasinin (9) elektrik akimini iletme görevide bulunmaktadir. Öncelikle alüminyum anod plakanin (1) kimyasal reaksiyonunun aktif hale geçirilmesi istenildiginde enerji depolamak için yedek güç bataryasi olarak görev yapan süper kapasitör ya da aküden elektrik akimini karsilayacaktir. Akünün bulunmasi elektronik devrenin çalismasi ve elektrik motorlarinin ilk hareketlerinin saglanmasi için gereklidir.

Tipki içten yanmali motorlarda oldugu gibi akü batarya faaliyette oldugu zamanlarda alüminyum hava pili (20) ile yeniden sarj edilecektir. Böylece bitmesinin önüne geçilecektir. Buradaki amaç depo edilmis halde hazir enerji ihtiyacinin karsilanmasidir.

Hareketli batarya yuvasi rayinin (6) görevi hareketli batarya yuvasinin (4) yatay düzlemde ileri-geri hareket edebilmesini saglamaktir. Hareketli batarya yuvasi (4) hareketli batarya yuvasi rayi (6) üzerinde ileri-geri hareket edebilecektir. Bu ileri-geri yöndeki hareketinin saglanmasi için batarya yuvasi hareket motoru (7) kullanilacaktir.

Bilgisayar kontrollü olarak aküden enerjilenen vinç motorunun (5) çalistirilmasiyla hareketli batarya yuvasi (4) hareketli batarya rayi üzerinden (6) hareket edecek ve anot plaka kontrollü olarak elektrolitle (17) islatilmis durumda bulunan separatör (19) ile birlestirilecek veya ayrilacaktir.

Alüminyum anod plakanin (1) separatör (19) ile temas etmesiyle kimyasal reaksiyon baslayacak ve elektron akisi gerçeklesecektir. Alüminyum anod plakanin (1) separatöre (19) uyguladigi basinç kuvveti ayni sekilde tepkime süresince devam edecektir. Basinç kuvveti reaksiyonun kararli sekilde devam etmesi için gereklidir.

Ihtiyaç duyulan elektrik enerjisi miktarinin ve kullanilacak aracin cinsine göre hareketli batarya yuvasi (4) sayisi degisebilir. Hareketli batarya yuvasinda (4) bulunan alüminyum anot plaka (1) sayisi ve hava geçirgen katod (10) sayisi istenildigi sayida üretilebilir.

Anot plakanin (1) çalisma algoritmasi asagidaki sirayla gerçeklesecektir; Alüminyum anot plakayi (1) kullanim aninda separatör (19) ile birlestir.

Alüminyum anot plakayi (1) belirlenen optimum çalisma süresi boyunca çalistir.

Optimum çalisma süresinin sonunda alüminyum anot plakayi (1) seperatörden (19) ayir.

Alüminyum anot plakayi (1) anod plaka vinci (3) üzerinden hareketli batarya yuvasindan (4) yere göre yukari yönde çek.

Alüminyum anot plakayi (1) temizleyici baslik (13) ile temizle.

Alüminyum anot plakayi (1) asagiya indir.

Alüminyum anot plakayi (1) separatör (19) ile birlestir.

Alüminyum anot plakalar (1) anod tutucu kol (2) vasitasiyla yukari asagi yönde hareket ettirici anod plaka vincine (3) bagli olacaktir. Anod plaka vincinin (3) amaci tasiyici bir platform olusturmaktir. Anod plaka vincinin (3) içerisinde hareket edebilecegi vinç kolu yuvasi (8) bulunacaktir. Anod plaka vincinin (3) görevi anot tutucu kol (2) vasitasiyla alüminyum anod plakanin (1) yere göre yukari ve asagi yönde çekilmesini saglamaktir.

Anod plaka vincinin (3) bu isi yerine getirebilmesi için vinç motorlari (5) kullanilacaktir. Vinç motorlari (5) iki farkli noktadan yukari yönlü itkiyi saglayacak olup ayni yükselme seviyesine ulasmak için senkronize olarak çalisacaklardir. Bu sayede alüminyum anod plakalar (1) hareketli batarya yuvasindan (4) ayni anda yukari çekilecek veya asagi indirilecektir.

Temizleyici basligin (13) görevi anod plakayi (1) temizlemek olup amaci üzerinde biriken tabakanin (2K[Al(OH)4] veya 2Na[Al(OH)4]) uzaklastirilmasidir. Hareketli batarya yuvasindan (4) disari çikarken alüminyum plakalarin üst yüzeylerini kaplayan tabaka temizleyici baslik (13) ile temizlenecek ve azalan verimin yükseltilmesi saglanacaktir.

Temizleyici baslik (13) hareketli batarya yuvasi rayinin (6) yatay konumda hareket etmesine izin veren bir temizleyici baslik eklem (14) bölgesine sahip olacaktir. Bu sekilde hareketin gerçeklesmesine engel bir durum olusmayacaktir.

Yüksek Enerji Yogunlugu Lityum iyon pillerin metal hava pillere göre enerji yogunluklari düsüktür.

Lityum iyon pilin enerji yogunlugu 100-265 Wh/kg tir. Alüminyum hava yogunlugu bulunmaktadir. Hidrojen yakit pillerinde ise enerji yogunlugu 33.6 kWh kadardir.

Söz konusu bulusta ayni anda hem alüminyum hava pilinin (20) ürettigi enerjiden hem de hidrojen yakit pilinin (16) ürettigi enerjiden yararlanilacaktir. Üretilen elektrik enerjisi birlestirilerek elektrik motorlarinin enerjilendirilmesi, elektronik devrelerin çalistirilmasi ve akülerin sarj edilmesi islemleri için kullanilacaktir.

Alüminyum metali sürekli kullanimda tükendiginden dolayi alüminyum plakalarin ömürleri bittiginde alüminyum hava pili (20) araçtan çikarilarak yenilenecek, hidrojen yakit pili (16) ise araç üzerinde sabit olarak bulundurulacaktir. Alüminyum hava pilleri (20) tek bir platform üzerinde ve araçtan çikartilabilir yapida olacaktir. Hidrojen yakit pili (16) ise tükenmediginden araçta sabit sekilde bulunacaktir.

Kullanimi bittikten sonra yerinden çikarilan alüminyum hava pilleri (20) içinde bulunan alüminyum anot plakalarin (1) degistirilmesi için batarya yenileme fabrikasina gönderilecektir.

Alüminyum metali sodyum hidroksit ve potasyum hidroksit haricinde sodyum klorür ve farkli çesitte sivi elektrolitler (17) ile de tepkime verebilir. Bulusta kullanilan teknolojinin alüminyum hava pili (20) ile kullanilmasi diger metal hava pilleri ile ayni teknolojinin kullanimina engel teskil etmez. Söz konusu bulus açiklamasinda alüminyum hava pilleri (20) Üzerine odaklanilmis olup ayni teknoloji diger metal hava pillerinde de kullanilabilir.

Alüminyum hava pili (20) _› Hidrojen gazi _› Hidrojen yakit pili (16) Sicaklik nedeniyle gerçeklesen buharlasmadan dolayi elektrolitin (17) yenilenmesi gerekmektedir. Elektrolit (17) seviyesi elektronik olarak sürekli kontrol edilecektir. Gerektiginde elektrolit (17) deposundan elektrolit (17) takviyesi yapilacaktir.

Elektrolit (17) deposu tek parça olabilecegi gibi saf su ve kati sodyum hidroksit veya potasyum hidroksit bilesikleri ile saf su karisimini saglayan bir karistirici veya ayri ayri depolardan olusabilir.

Seperatörler (19) alüminyum hava pillerinin (20) çalismasi için önemli bir yere sahiptir. Yoklugunda pil kisa devre olur ve çalismaz. Bir sivi ile baska bir maddenin moleküler seviyedeki çekiminin, sivinin kendi molekülleri arasindaki çekim kuvvetinden daha kuvvetli olmasi sonucunda kilcallik gerçeklesmektedir.

Bu durum atomlarin özellikleri nedeniyle gerçeklesir. Sivinin yükselme miktari gözenek yapilarinin inceligiyle ilgilidir. Hidrofilik yapiya sahip gözenekli yüzeylerde su kilcallik etkisi ile yerçekimine karsi belirli bir yükseklige kadar yükselebilir. Elektrolitin (17) içerisinde belirli bir kismi bulunan ve elektroliti (17) kilcallik etkisiyle belirli bir düzeye kadar yükselten bir gözenekli seperatör (19) bulunacaktir.

Bulusta alüminyum anot plakalarin (1) hem kullanilmadiklari anlarda hem de kullanildigi zamanlarda reaksiyon gerçeklesmeyen arka yüzeyinin elektrolit (17) ile temasini önlemek için kilcallik etkisi kullanilacaktir.

Bulusta alüminyum anot plakanin (1) maksimum sekilde verimli kullanilmasi için bu sekilde uygulama gerçeklestirilmistir. Bu durum alüminyum plakanin ekonomik sekilde tüketilmesi için önem tasimaktadir.

Seperatör (19) iyonlarin geçisine izin verecek gözeneklilige sahip olmalidir.

Alüminyum hava pilinde (20) reaksiyonun gerçeklesmesi için separatörün (19) sürekli olarak elektrolit (17) ile temas halinde bulunmasi gerekmektedir. Aksi halde kimyasal reaksiyon gerçeklesmez.

Hava Girisi (18) Alüminyum hava pilinde (20) katoddan hava giris hizi arttiginda voltaj artmaktadir. Üretilen voltaj seviyesi katoddan hava giris hizi degistirilerek arttirilabilecektir. Amaç kimyasal reaksiyon hizini arttirarak alüminyum hava pilinin (20) performansini arttirmaktir. Bunu saglamak için ayrica hava motoru kullanilabilecegi gibi araç hareket halindeyken kendiliginden olusan hava basinci kullanilabilir.

Ikinci Enerji Kaynagi Hidrojen Yakit Pili (16) Hidrojen yakit pilleri (16) yüksek verimlilik ile çalisan yakit pili çesitleridir.

Kullanilan teknolojiye bagli olarak yaklasik verimleri %40 ila %60 arasinda degisir. Bu kapsamda hidrojen yakit pilleri (16) ile içten yanmali motorlarin verimlerinin iki kati kadar verim seviyesi elde edilebilir.

Hidrojen yakit pilleri (16) sessiz çalisir. Bulus teknolojisinde hidrojen yakit pilinin (16) kullanilmasiyla sessiz bir enerji kaynagi elde edilecektir.

Hidrojen yakit pilinin (16) standart çalisma prensibinde yakit hücresine anottan hidrojen, katottan ise hava yani oksijen girmektedir. Hidrojen, yakit pilinin (16) katmanlarindan geçerken proton ve elektronlarina ayrilmaktadir.

Elektron geçisini engelleyen elektrolit (17), yalnizca protonlarin katot elektrota ulasmasina izin vermektedir. Elektron ise devreye verilerek elektrik akimi üretilir. Katotta harici devreden gelen elektron ve hidrojen protonlari oksijenle birleserek atik olarak suyu olusturmaktadir. Yakit hücreleri genellikle kullanilan elektrolitlerin (17) cinsine göre siniflandirilir.

Uygulamada en sik karsilasilan yakit hücresi çesitleri; S› Alkalin, Proton degisim membran, Direkt metanol, Fosforik asit, Erimis karbonat Kati oksit Hirojen Yakit Pillerinin Enerji Kaynagi Olarak Kullanilmasindaki Hidrojen yakit pilleri (16) yüksek verimli olarak çalissalar da uygulamada çesitli problemleri bulunmaktadir. Bu problemler asagida Iistelenmistir. > Hidrojenin yüksek enerji seviyesi nedeniyle patlayici özelligi bulunmaktadir bu sebeple fazla miktarda depolandiginda kaza aninda yüksek patlama riski içerir. > Hidrojen gazi çok hafif oldugundan dolayi hacimsel enerji degeri düsüktür. Bu yüzden yüksek basinç altinda sikistirilmasi gerekmektedir. Bu durumda hidrojen gazinin depolama problemlerine yol açmaktadir.

Gelistirilen bulus teknolojisi ile hidrojen gazi yüksek miktarda depolanmayacak ve anlik olarak üretilip tüketilecektir. Hidrojen yakit pilleri (16) için uygulamada karsilasilan bu teknik problemler bulus teknolojisi ile Hidrojen Üretimi Için Gerçeklesen Kimyasal Tepkime Hidrojen üretimi alüminyum metalinin sulu potasyum hidroksit elektroliti (17) ile asagidaki tepkimesi sonucu olusmaktadir.

Hidrojen üretimi alüminyum metalinin sulu sodyum hidroksit elektroliti (17) ile asagidaki tepkimesi sonucu olusmaktadir.

Bu kimyasal reaksiyon alüminyum metali elektrolit (17) içerisinde tükeninceye kadar devam eder.

Geri Dönüsüm Bulus teknolojisinin gerçeklestirilebilmesi için alüminyum hava pili (20) ile hidrojen yakit pili (16) senkronize olarak çalisacaklardir. Alüminyumun elektrolit (17) ile tepkimesinden üretilen hidrojen gazi hidrojen yakit pilini (16) beslemek için kullanilacaktir.

Hidrojen gazinin hidrojen yakit pilinde (16) oksijen gazi ile tepkimesi sonucunda atik olarak su olusacaktir. Olusan bu su elektrikli araç üzerinde depolanabilecegi gibi tahliyede edilebilir. Alüminyum hava pilinin (20) içerisinde bulunan diger malzemeler pil bittiginde geri dönüsüme gönderilecektir.

Alüminyum metali günlük hayatta çok kullanilmasi nedeniyle pek çok kaynaktan geri dönüsüm imkâni bulunmaktadir. Alüminyum hava pilinin (20) kimyasal tepkimesinden üretilen bilesikler kimyasal olarak geri dönüstürülmesi için tekrar islenebilir. Bataryanin içerisinde tükenen iki sey alüminyum metali ve elektrolittir (17).

Diger kullanilan parçalar pil bitiminde temizleme ve yenileme isleminden sonra tekrar kullanilmak üzere geri dönüstürülecektir. Bu sekilde malzeme tasarrufu saglanmis olacaktir. Deneysel verilerle kullanilacak araç cinsine göre alüminyum hava pillerinin (20) optimum kullanim ömürleri belirlenecektir. Belirlenen ömür sürelerinin sonunda geri dönüsüm faaliyet islemleri baslatilacaktir.

Bulusun Sanayiye Uygulanma Biçimi Gelistirilen bataryanin elektrik enerjisi üretebilecegi ve üretilen elektrik enerjisinin depolanabilecegi laboratuvarlarimizda tespit edilmistir. Bulus, sanayiye uygulanabilir olup kontrollü sekilde alüminyum hava pili (20) ve hidrojen yakit pilinden (16) elektrik enerjisinin elde edilmesini saglayacaktir. Bu sayede alüminyum hava pili (20) teknolojisi sürdürülebilir sekilde kullanilmis ve ekonomiye kazandirilmis olacaktir.

SEKIL i Elektrolit girisi Hava girisi/Oksijen gazi girisi Tepkime sonrasi olusan hidrojen gazi uretimi / Hava girisi/Oksijen gazi girisi Elektrik enerjisi üretimi Hidrojen Yakit Pili Tepkime sonrasJ saf su üretimi Eektn'k enerjisi üretimi Alüminyum Hava Pili Elektrik enerjisi

Claims (15)

ISTEMLER

1.) Yüksek enerji yogunluklu sürdürülebilir hibrit batarya, alüminyum metalinin hava geçirgen katod (10) ve elektrolit araciligiyla (17) havada bulunan oksijen ile kimyasal reaksiyona girerek elektrik enerjisi üretmesi için gelistirilmis bir pil teknolojisi olup bulusta kullanilan teknoloji alüminyum hava pilinde (20) oldugu gibi diger hava pili çesitleriyle kullanilabilir.

2.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; kimyasal tepkimenin kontrollü olarak istenilen anda baslatilip durdurulabilmesi için bilgisayar kontrollü olarak hareketli batarya yuvasinin (4) batarya yuvasi hareket motoru (7) ile hareketli batarya yuvasi rayi üzerinden (6) hareket ettirilerek alüminyum anot plakanin (1) hava geçirgen katod (10) ve separatör (19) ile birlestirilip ayrilmasidir.

3.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; alüminyum anot plakalari (1) tasiyan anod tutucu kollarin (2) tutundugu anod plaka vinci (3) ile bilgisayar kontrollü olarak yukari yönde çekilip hareketli batarya yuvasindan (4) çikartilmasi, sonrasinda tekrar eski konumuna geri getirilmesidir.

4.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; ayni sonuca götüren fakli hareket biçimleri olacak sekilde alüminyum anod plakasinin (1) sadece anot plaka vinci (3) ile ileri-geri ve asagi-yukari üç boyutlu hareketinin saglanmasi veya istenildiginde sadece hareketli batarya yuvasinin (4) ileri-geri ve asagi-yukari üç boyutlu hareket etmesinin saglanabilmesidir.

5.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; alüminyum hava pilinin (20) birden fazla sayida olmak üzere parçali sekilde üretilebilmesidir. Bu sekilde farkli zaman araliklarinda alüminyum anot (1) plakalarin hareket ettirilebilmesinin saglanmasidir.

6.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; alüminyumun kullanilmayan yüzeylerinin kimyasal tepkimeden uzak tutulmasi için elektrolit (17) yüksekliginin tüm hareketli batarya yuvasinin (4) hacmini doldurmamasi sadece belirlenen optimum yükseklikte tutulmasidir.

7.) Istem 1'e uygun sistem olup bulusta alüminyum hava pili (20) ve hidrojen yakit pilinin (16) birlikte kullanilmasidir.

8.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; anot plaka vincinin (3) vinç motoru (5) ile hareket ettirilmesidir.

9.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; temizleyici baslik eklem bölgesine (14) sahip temizleyici basligin bulunmasi (13) ve alüminyum anot plakanin (1) alüminyum batarya yuvasindan (4) çikarken temizleyici baslik (13) ile üzerindeki katmanin temizlenmesi islemidir.

10.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; temizleyici baslik (13) ile alüminyum anot plakalarin (1) kullanilacak her araca göre ayrica belirlenen optimum zamana göre temizlenmesidir.

11.) Istem 1'e uygun sistem olup, özelligi kimyasal tepkime hizinin arttirilmasi amaciyla hava girisine (18) aktif enerji kullanarak veya pasif olarak hava gönderilmesidir.

12.) Istem 1'e uygun sistem olup, özelligi alüminyum hava pilinde (20) olusan hidrojen gazinin hidrojen yakit piline (16) ulastirilmasidir.

13.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; alüminyum hava pilinin (20) hidrojen yakit pili (16) kullanilmadan tek basina da kullanilabilmesidir.

14.) Istem 1'e uygun sistem olup özelligi; alüminyum hava pilinin (20) yerlestirildigi araçtan çikartilabilmesi ve tekrar yerine yerlestirilebilir özellikte olmasidir.

15.) Hareketli batarya yuvasi üzerinde elektrolit giris deligi (11) ve elektrolit çikis deliginin (12) bulunmasi ve elektrolit (17) tahliye ve tedarikinin bu delikler araciligi ile yapilmasidir.