Çok işlevli kompozit malzemeler kullanılarak yapısal enerji depolama bataryalarının geliştirilmesi

Abstract

Günümüzde fosil yakıtlardan kaynaklanan pek çok doğa sorunları bulunmaktadır. İnsanoğlu bunun önüne geçebilmek adına her ne kadar geç kaldıysa da zamanla alternatif enerji kaynaklarına yönelmektedir ya da yönelecektir. Bunun neticesinde kullandığımız pek çok fosil yakıtla çalışan ulaşım aracı (otomobil, otobüs, motosiklet, uçak vb.) zaman içinde yerini elektrikli araçlara bırakacaktır. Fakat bilindiği üzere elektrikli vasıtaların da kendine has sorunları bulunmaktadır. Bunlardan en büyüğü ise enerji depolama ve daha az enerji harcamak adına hafiflik sorunlarıdır. Bu çalışmada, enerji depolama ve hafiflik sorunlarına çözüm getirmek adına farklı bir bakış açısı gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ana fikri, karbonfiber plakaların içine kapasitör vazifesi görecek şekilde elektrik enerjisi depolamaktır. Basit olarak paralel plakalar arasında yalıtım malzemesi bulunan kapasitör mantığı kullanılmıştır. Metre kare başına düşen ağırlıkları farklı karbon fiber kumaşlar, yalıtkanlıkları ve elektrik geçirgenlikleri farklı ince film malzemeler ile kombinasyonlar oluşturulmuştur. Ortaya çıkan kompozit malzemelerin elektrik depolama özellikleri, çok fonksiyonlulukları, elastiklik modülleri, çekme dayanımları test edilmiştir. Yapılan testlerin numuneleri hazırlanırken Taguchi metodu ile bir deney planlaması yapılmıştır. Çok fonksiyonlulukları hesaplanan malzemelerin enerji yoğunlukları ve mukavemet değerleri ile ilgili bir karşılaştırma hazırlanmıştır.

Today, there are many natural problems arising from fossil fuels. In order to prevent this, human beings will turn to or tend to alternate sources of energy in time. As a result of this, many fossil fuel transportation vehicles (cars, buses, motorcycles, planes etc.) will be replaced by electric vehicles. However, as is known, electric vehicles also have their own problems. The biggest of these problems is high energy storage and lightness problems in order to spend less energy. In this study, a different perspective has been realized to solve energy storage and lightness problems. The main idea of the study is to store electrical energy as a capacitor into carbon fiber plates. Basically, the capacitor logic with insulating material is used in between the parallel plates. Combinations of different carbon fiber fabrics, insulators and electrical transmittances with different thin film materials have been formed. Electrical storage properties, multifunctionality, elasticity modules, tensile strengths of the resulting composite materials have been tested. In order to produce the samples of the tests, an experiment planning was made with the Taguchi method. A comparison of the energy densities and strength values of the materials with multifunctional properties has been prepared.