Enerji yoğunluğu

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Gezinti kısmına atla Arama kısmına atla

Enerji yoğunluğu birim hacim başına belirli bir sistemde saklanan enerji miktarıdır. Genelde, yalnızca kullanılabilir ya da elde edilebilir enerji miktarı göz önüne alınır. Bir başka deyişle, örneğin durağan kütlenin enerjisi ihmal edilir.[1]

Yakıtlar için, birim hacim başına enerji kullanışlı bir parametredir. Örneğin, hidrojen yakıtı ile benzin kıyaslanırsa, hidrojen daha yüksek özgül enerjiye sahip iken, daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir (sıvı halde iken dahi).

Birim hacim başına enerji birimi, basınç ile aynı fiziksel birime sahiptir ve çoğu durumda bununla eşanlamlı olarak da kullanılabilir: örneğin, bir manyetik alanının enerji yoğunluğu basınç olarak ifade edilir.

Yakıt ve enerji depolamada enerji yoğunluğu[değiştir | kaynağı değiştir]

Enerji yoğunluğu değerleri

Enerji depolama uygulamalarinda enerji yogunlugu depo agirligi ile depo hacmini birbiri ile baglantilandirir, or. yakit tankinda. Yuksek enerji yogunluklu yakit ile, ayni hacim miktari için daha fazla enerji depo edilebilir ve tasinabilir. Bir yakitin birim kutle basina dusen enerji yogunlugu, yakitin ozgul enerjisi olarak tanimlanir.

Madde, kutlesi ile en buyuk enerji kaynagidir. Bu enerji, E=mc^2 formulu ile gosterilir (m=ρV; ρ maddenin yogunlugu; V kutlenin hacmi ve c isik hizidir.) Bu enerji ancak nukleer fizyon veya fuzyon ile serbest kalabilir. Nukleer tepkimeler ise kimyasal tepkimelere (or. yanma) benzetilemez.

Gercek enerji yogunluklari[değiştir | kaynağı değiştir]

Bu tablo This table gives the energy density of a complete system, including all required external components, such as oxidisers or heat sources. 1 MJ ≈ 0.28 kWh ≈ 0.37 HPh.

Energy Densities Table - Complete System
Depolama turu Ozgul energy (MJ/kg) Energy density (MJ/L) Specific energy density (Pm·kg/s4) Peak recovery efficiency % Practical recovery efficiency %
Indeterminate matter and antimatter e10 8.9876 ≈8.9876e10 e25 5 5e25[2] e36 5 5e36
Deuterium-tritium fusion 576,000,000
Uranium-235 used in nuclear weapons &88,250,000
Natural uranium (99.3% U-238, 0.7% U-235) in fast breeder reactor &86,000,000[3]
Reactor-grade uranium (3.5% U-235) in light water reactor &3,456,000 30%
Pu-238 α-decay &&2,200,000
Hf-178m2 isomer &&1,326,000 &17,649,060 e13 2.340 2.340e13
Natural uranium (0.7% U235) in light water reactor &&&&443,000 30%
Ta-180m isomer &&&&&41,340 &&&&689,964 e10 2.852 2.852e10
Zip fuel &&&&&&&&+70
Specific orbital energy of low Earth orbit (approximate) &&&&&&&&+33
Beryllium and oxygen &&&&&&&&+23.9[4]
Lithium and fluorine &&&&&&&&+23.75[kaynak belirtilmeli]
Octaazacubane (potential explosive) &&&&&&&&+22.9[5]
Dinitroacetylene explosive - computed[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+9.8
Octanitrocubane explosive &&&&&&&&&+8.5[6] &&&&&&&&+16.9[7] &&&&&&&+144
Tetranitrotetrahedrane explosive - computed[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+8.3
Heptanitrocubane explosive - computed[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+8.2
Sodium (reacted with chlorine)[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+7.0349
Hexanitrobenzene explosive &&&&&&&&&+7[8]
Tetranitrocubane explosive - computed[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+6.95
Ammonal (Aluminium and NH4NO3 oxidizer)[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+6.9 &&&&&&&&+12.7 &&&&&&&&+88
Tetranitromethane and hydrazine bipropellant - computed[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+6.6
Nitroglycerin &&&&&&&&&+6.38[9] &&&&&&&&+10.2[10] &&&&&&&&+65.1
ANFO-ANNM[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+6.26
Octogen (HMX) &&&&&&&&&+5.7[9] &&&&&&&&+10.8[11] &&&&&&&&+62
TNT [12] &&&&&&&&&+4.610 &&&&&&&&&+6.92 &&&&&&&&+31.9
Copper thermite (aluminium and CuO as oxidizer)[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+4.13 &&&&&&&&+20.9 &&&&&&&&+86.3
Thermite (powdered aluminium and Fe2O3 as oxidizer) &&&&&&&&&+4.00 &&&&&&&&+18.4 &&&&&&&&+73.6
Hydrogen peroxide decomposition (as monopropellant) &&&&&&&&&+2.7 &&&&&&&&&+3.8 &&&&&&&&+10
Battery, lithium ion nanowire &&&&&&&&&+2.54 (claimed) &&&&&&&&+29 &&&&&&&&+74 95%[kaynak belirtilmeli][13]
Battery, lithium thionyl chloride (LiSOCl2)[14] &&&&&&&&&+2.5
Water 220.64 bar, 373.8 °C[kaynak belirtilmeli][kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+1.968 &&&&&&&&&+0.708 &&&&&&&&&+1.393
Kinetic energy penetrator[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+1.9 &&&&&&&&+30 &&&&&&&&+57
Battery, hydrogen closed-cycle fuel cell[15] Şablon:Smn &&&&&&&&&+1.62
Hydrazine (toxic) decomposition (as monopropellant) &&&&&&&&&+1.6 &&&&&&&&&+1.6 &&&&&&&&&+2.7
Ammonium nitrate decomposition (as monopropellant) &&&&&&&&&+1.4 &&&&&&&&&+2.5 &&&&&&&&&+3.5
Thermal energy capacity of molten salt &&&&&&&&&+1[kaynak belirtilmeli] 98%[16]
Molecular spring approximate[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+1
Battery, sodium sulfur &&&&&&&&&+0.72[17] &&&&&&&&&+1.23[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+0.89 85%[18]
Battery, lithium-manganese[19][20] &&&&&&&&&+0.92 0.83-1.01 &&&&&&&&&+2.035 1.98-2.09 &&&&&&&&&+1.87 1.64-2.11
Battery, lithium ion[21][22] &&&&&&&&&+0.59 0.46-0.72 &&&&&&&&&+2.215 0.83-3.6[23] &&&&&&&&&+1.3 0.38-2.6 95%[24]
Battery, lithium sulfur[25] &&&&&&&&&+1.80[26] &&&&&&&&&+1.80 &&&&&&&&&+3.2
Battery, sodium nickel chloride, High Temperature &&&&&&&&&+0.56
Battery, silver oxide[19] &&&&&&&&&+0.47 &&&&&&&&&+1.8 &&&&&&&&&+0.85
Flywheel &&&&&&&&&+0.43 0.36-0.5[27][28]
5.56 × 45 mm NATO bullet[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+0.4 &&&&&&&&&+3.2 &&&&&&&&&+1.3
Battery, nickel metal hydride (NiMH), low power design as used in consumer batteries[29] &&&&&&&&&+0.4 &&&&&&&&&+1.55 &&&&&&&&&+0.62
Battery, zinc-manganese (alkaline), long life design[19][21] &&&&&&&&&+0.495 0.4-0.59 &&&&&&&&&+1.29 1.15-1.43 &&&&&&&&&+0.630.46-0.84
Liquid nitrogen &&&&&&&&&+0.349
Water, enthalpy of fusion &&&&&&&&&+0.334 &&&&&&&&&+0.334 &&&&&&&&&+0.112
Battery, zinc bromide flow (ZnBr)[30] &&&&&&&&&+0.27
Battery, nickel metal hydride (NiMH), High Power design as used in cars[31] &&&&&&&&&+0.250 &&&&&&&&&+0.493 &&&&&&&&&+0.123
Battery, nickel cadmium (NiCd)[21] &&&&&&&&&+0.14 &&&&&&&&&+1.08 &&&&&&&&&+0.15 80%[24]
Battery, zinc-carbon[21] &&&&&&&&&+0.13 &&&&&&&&&+0.331 &&&&&&&&&+0.043
Battery, lead acid[21] &&&&&&&&&+0.14 &&&&&&&&&+0.36 &&&&&&&&&+0.050
Battery, vanadium redox &&&&&&&&&+0.09[kaynak belirtilmeli] &&&&&&&&&+0.1188 &&&&&&&&&+0.011 72.5% 70-75%
Battery, vanadium bromide redox &&&&&&&&&+0.18 &&&&&&&&&+0.252 &&&&&&&&&+0.045 85% 80%–90%[32]
Capacitor, ultracapacitor &&&&&&&&&+0.019597 (max)[33] &&&&&&&&&+0.025568(max)[33] &&&&&&&&&+0.00100
Capacitor, supercapacitor &&&&&&&&&+0.01[kaynak belirtilmeli] 89.25% 80%–98.5%[34] 54.50% 39%–70%[34]
Rubber strip motor &&&&&&&&&+0.01[35]
Superconducting magnetic energy storage &&&&&&&&&+0 &&&&&&&&&+0.008[36] 95.01% >95%
Capacitor &&&&&&&&&+0.002[37]
Neodymium magnet &&&&&&&&&+0.003[38]
Ferrite magnet &&&&&&&&&+0.0003[38]
Spring power (clock spring), torsion spring &&&&&&&&&+0.0003[39] &&&&&&&&&+0.0006 &&&&&&&&&+0.00000018
Storage type Energy density by mass (MJ/kg) Energy density by volume (MJ/L) Specific energy density (Pm·kg/s4) Peak recovery efficiency % Practical recovery efficiency %

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ http://physics.nist.gov/Pubs/SP811/sec04.html
  2. ^ Assumes density of a neutron star
  3. ^ "Facts from Cohen". Formal.stanford.edu. 26 Ocak 2007. 18 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 1 Haziran 2013. 
  4. ^ "The Heat of Formation of Beryllium Oxide1 - Journal of the American Chemical Society (ACS Publications)". Pubs.acs.org. 1 Mayıs 2002. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  5. ^ "Besides N2, What Is the Most Stable Molecule Composed Only of Nitrogen Atoms?† - Inorganic Chemistry (ACS Publications)". Pubs.acs.org. 28 Mayıs 1996. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  6. ^ http://www3.interscience.wiley.com/journal/122324589/abstract
  7. ^ "Octanitrocubane - Wikipedia, the free encyclopedia". En.wikipedia.org. 8 Ekim 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  8. ^ http://www3.interscience.wiley.com/journal/109618256/abstract
  9. ^ a b "Chemical Explosives". Fas.org. 30 Mayıs 2008. 27 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  10. ^ Česky. "Nitroglycerin - Wikipedia, the free encyclopedia". En.wikipedia.org. 11 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  11. ^ Česky (1 Mayıs 2010). "HMX - Wikipedia, the free encyclopedia". En.wikipedia.org. 7 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  12. ^ Kinney, G.F. (1985). Explosive shocks in air. Springer-Verlag. ISBN 3-540-15147-8.  Bilinmeyen parametre |coauthors= görmezden gelindi (yardım)
  13. ^ "Nanowire battery can hold 10 times the charge of existing lithium-ion battery". News-service.stanford.edu. 18 Aralık 2007. 7 Ocak 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  14. ^ "Lithium Thionyl Chloride Batteries". Nexergy. 24 Şubat 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  15. ^ "The Unitized Regenerative Fuel Cell". Llnl.gov. 1 Aralık 1994. 24 Şubat 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  16. ^ "Technology". SolarReserve. 1 Şubat 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  17. ^ "New battery could change world, one house at a time". Heraldextra.com. 4 Nisan 2009. 17 Ekim 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  18. ^ "Energy Citations Database (ECD) - - Document #5960185". Osti.gov. 14 Şubat 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  19. ^ a b c "ProCell Lithium battery chemistry". Duracell. 7 Eylül 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Nisan 2009.  Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "duracell-Ag2O" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış. (Bkz: Kaynak gösterme) Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi: "duracell-Ag2O" adı farklı içerikte birden fazla tanımlanmış. (Bkz: Kaynak gösterme)
  20. ^ "Properties of non-rechargeable lithium batteries". corrosion-doctors.org. 29 Nisan 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Nisan 2009. 
  21. ^ a b c d e "Battery energy storage in various battery types". AllAboutBatteries.com. 21 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Nisan 2009. 
  22. ^ A typically available lithium ion cell with an Energy Density of 201 wh/kg [1]
  23. ^ "Lithium Batteries". 8 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Temmuz 2010. 
  24. ^ a b Justin Lemire-Elmore (13 Nisan 2004). "The Energy Cost of Electric and Human-Powered Bicycles" (PDF). s. 7. 13 Eylül 2012 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Şubat 2009. Table 3: Input and Output Energy from Batteries 
  25. ^ "Lithium Sulfur Rechargeable Battery Data Sheet" (PDF). Sion Power, Inc. 28 Eylül 2005. 28 Ağustos 2008 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. 
  26. ^ Kolosnitsyn, V.S. (2008). "Lithium-sulfur batteries: Problems and solutions". Russian Journal of Electrochemistry. Maik Nauka/Interperiodica/Springer. Cilt 44, s. 506–509. doi:10.1134/s1023193508050029.  Bilinmeyen parametre |coauthor= görmezden gelindi (yardım);
  27. ^ Storage Technology Report, ST6 Flywheel
  28. ^ "Next-gen Of Flywheel Energy Storage". Product Design & Development. 4 Eylül 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Mayıs 2009. 
  29. ^ Advanced Materials for Next Generation NiMH Batteries, Ovonic, 2008
  30. ^ "ZBB Energy Corp". 15 Ekim 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. 75 to 85 watt-hours per kilogram 
  31. ^ High Energy Metal Hydride Battery
  32. ^ "Microsoft Word - V-FUEL COMPANY AND TECHNOLOGY SHEET 2008.doc" (PDF). 22 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010. 
  33. ^ a b "Nesscap Data Sheet" (PDF). Nesscap.com. Erişim tarihi: 24 Şubat 2011. 
  34. ^ a b http://www2.fs.cvut.cz/web/fileadmin/documents/12241-BOZEK/publikace/2004/Sup-Cap-Energy-Storage.pdf
  35. ^ various modelling sources quote ‘4,000 ft-lb/lb'
  36. ^ [2][ölü/kırık bağlantı]
  37. ^ http://www.doc.ic.ac.uk/~mpj01/ise2grp/energystorage_report/node9.html
  38. ^ a b http://www.askmar.com/Magnets/Promising%20Magnet%20Applications.pdf
  39. ^ "Garage Door Springs". Garagedoor.org. 13 Ekim 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Mayıs 2010.