pil nedir

pil

Pil nedir?

Pil nedir kısaca; kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren cihaza pil denir. Piller, bir yada daha çok elektrokimyasal hücre, akış yada yakıt hücreleri gibi, elektrokimyasal cihazlardan meydana gelir. Pillerden doğru akım (DA/DC) elde edilir. Piller, günümüzün (düşük güçlü mobil cihazlar için) vazgeçilemez enerji kaynaklarından biri durumuna gelmişlerdir.

Piller genellikle iki ana gruba ayırılır. Artık şarjlı (yeniden doldurulabilen) ve içerisindeki kimyasal enerji bittiğinde şarj edilemeyen şarjsız (yeniden doldurulamayan) piller çok değişik tiplerde üretilmektedir. Bu piller kuru pillerdir. Şarj edilemeyen kuru piller transistörlü radyolarda, teyplerde ve cep fenerlerinde alarm cihazlarında kullanılmaktadır. Şarj edilebilen piller, akülerdir.

Birden çok pilin birbirlerine bağlanması ile meydana gelen sistemlere “batarya” denir. Piller seri olarak, yani bir pilin pozitif (+) kutbu diğer pilin negatif (-) kutbuna bağlanırsa gerilim arttırılır ve pillerin ömrü sabit tutulur. Piller paralel olarak, yani (+) kutuplar (+) larla (-) kutuplar (-) ler ile bağlanırsa gerilim sabit tutulmuş, ancak pilin ömrü, pil sayısı kadar arttırılmış olur. Bir metal çubuk, baz yada asit bir ortama daldırılırsa metal çubukla eriyik (elektrolit) arasında bir potansiyel fark oluşur. Bu potansiyel farkı, dışarıdan bir telle birleştirilirse elektron akmasına neden olur.

Piller Nasıl Çalışır?

Pillerin işleyiş mekanizması elektroliz ile benzerdir. Tek fark, elektrolizde işleyen süreç pillerde tersine işler. Kullanılan sıvı veya jel halindeki çözelti (elektrolit) ve elektrot olarak kullanılan metalin cinsine göre farklı yapılarda ve farklı voltajlar da pil elde etmek mümkündür.

Bir metal çubuk uygun bir elektrolit içine daldırılırsa, elektrolit ile çubuk arasında bir potansiyel fark meydana gelir. Buna değme emk’i (elektro motor kuvvet) denir. Çubuk ile elektrolit arasında bir potansiyel fark meydana gelebilmesi için bazı koşulların sağlanması gerekir. Elektrolitin içine daldırılan metallerin iyonlarını elektrolite geçirmeye çalışan bir erime basıncı vardır. Bu basınç metallerin pozitif iyonlarını elektrolite vermeye çalışır. Elektrolit içinde ise iyonları (katyon ve anyon) yaymaya dağıtmaya çalışan bir basınç daha vardır. Buna “osmotik basınç” denir.

Osmotik basıncın erime basıncına eşit olduğu hallerde elektrotla elektrolit arasında bir tepkime gerçekleşmeyecektir. Bu durumda elektrotla elektrolit arasında bir iyon transferi gerçekleşmediği için de potansiyel fark meydana gelmeyecektir. Osmotik basıncın erime basıncından küçük olduğu hallerde ise artı yüklü metal iyonları eriyiğe geçebileceklerdir. Bu durumda çubuk negatif, eriyik ise pozitif olarak yükleneceklerdir.

Pillerde Meydana Gelen Kutuplaşmalar

Osmotik basıncın erime basıncından büyük olduğu durumlarda ise elektrolitin pozitif iyonları elektroda geçer. Bu durumda da elektrot (çubuk) pozitif, elektrolit ise negatif yüklenecektir

Bu durumda metal çubuğun ve elektrolitin çeşitli işaretlerde yüklenmeleri sonucunda ikisi arasında bir potansiyel farkı oluşur. Uygulamada, kullanılacak pillerin yapımı için seçilecek elektrotun özellikleri;  uygun reaksiyon göstermeli ve ucuz olmalıdır. Seçilecek elektrolit ise önceden belirlenen elektroda ve ortama uygun reaksiyon verebilecek eriyiklerden seçilmelidir.

Bir elektrik pilinin emk’i yalnız kullanılan gereçlerin cinsine bağlıdır ve pilin boyutları ile değişmez. Gerilimleri aynı ancak boyutları farklı piller arasındaki fark, bir alıcıyı besleme süresidir. Yapımında aynı cins malzeme kullanılmış bir büyük bir de küçük pil ele alındığı zaman büyük olan pil, bir alıcıyı küçük olandan daha uzun süre besleyebilir. Piller, kullanılan elektrolite göre tek eriyikli ve çift eriyikli olmak üzere ikiye ayrılırlar. Ayrıca kullanılan elektrolite (eriyik) göre de sulu ve kuru olmak üzere iki çeşittir. Piyasada en çok kullanılan piller kuru pillerdir.

İki ana tipte pil vardır.

1. Tek eriyikli piller
2. Çift eriyikli piller

Tek Eriyikli Piller

Bu tip pillere Volta pili de denir. Sulandırılmış sülfürik asit (H 2 SO 4 ) içine bakır ve çinko çubuklar daldırılırsa bu iki çubuk arasında bir potansiyel fark oluşur. Burada bakır çubuk pozitif (+) kutbu, çinko çubuk ise negatif kutbu (-) oluşturur. Bu tip pilin potansiyel farkı 1,1 Volt’ tur. İki uç birleştirilirse elektronların fazla olduğu çinkodan, elektronların az olduğu bakıra doğru bir elektron akışı olur. Bu durumda bir elektrik akımı oluşur. Bu akım bir ampulü yakabilir yada bir aleti çalıştırabilir.

Akım geçtiğinde bakıra gelen elektronlar hidrojen iyonu tarafından alınarak hidrojen nötr hale geçer ve bakırın çevresinde hidrojen tabakası ortaya çıkar. Aynı zamanda bakır yine pozitif potansiyelde kalır. Sülfat iyonları (SO 4 ) ise çinkoya gider ve çinkodan pozitif çinko iyonu koparak çinko sülfatı (Zn SO4 ) oluştururlar. Bu olaylar akım geçtiği süre boyunca devamını sürdürür. Çinko tamamen eridiğinde pil biter. Bakırın çevresinde hidrojenle kaplanır ve akım geçirmez.

Çift Eriyikli Piller

Bu pilin genel ismi löklanşe pilidir. Aynı zamanda kuru tipi kuru pil diye adlandırılır. Zil ve el feneri gibi cihazlarda kullanılan kuru piller Löklanşe pilinin farklı tipleridir. Bunlarda sıvı (likit) elektrolit yerine yarı sıvı, yarı katı elektrolit kullanılır. Löklanşe pilinin elektroliti tamamen sıvı olan amonyum klorür NH4Cl çözeltisidir. Bu pilin potansiyel farkı takriben 1,5 Volt ’tur.

Karbon çubuğun çevresi  mangandioksit (MnO2) ile kaplıdır. Böylece hidrojenin çubuğun üzerini kaplamasını engel olur. Hidrojen oksijenle birleştiğinde suyu oluşturur. Pil daha uzun süre akım verebilir. Pil akım verirken klorür iyonları (Cl – ) çinko ile birleşerek çinko klorür meydana getirir (ZnCl).

Amonyum ise (NH 4+ ) pozitif çubuğa gider, hidrojenin biri oksijenle birleşir, NH 3 ise suda kolayca erir. Bu olay oldukça yavaş olduğu için pil sürekli uzun süre kullanılmamalıdır. Kesintili olarak kullanılırsa daha uzun süre çalışır. Genel olarak çinko levha biterse pil akım veremez. Bu piller bittiğinde yeniden şarj edilemez, yani doldurulamaz. Diğer  şarj edilebilen piller olan nikel kadmiyum piller de mevcuttur. Bu piller uzun süre aynı potansiyel farkı gösterirler ve aniden potansiyel farkı sıfır olur. Diğer pillerin ise yavaş yavaş potansiyel farkları azalır.

Pilin Özellikleri

Elektromotor kuvvet (emk): Pilin uçları arasındaki potansiyel farkıdır. Pillerin elektrotlarına (+ ve – kutuplarına) ve elektrolitine (asit yada baz) bağlıdır. Pilin boyutları ile ilgisi yoktur. Birimi volttur (1,5 V’luk pil gibi).

Akım kapasitesi: Pilin normal kullanma koşullarında bitinceye kadar verebileceği akım değeridir. Birimi Amper-saattir (Ah): 1 Ah gibi; yani bu pil, 1 amper akımı, 1 saat süreyle verebilir demektir. Pilin boyutları büyüdüğünde akım kapasitesi artar.

İç direnci: Pilin iç direnci elektrolitin yoğunluğuyla ve sıcaklıkla alakalıdır. Elektrolitin yoğunluğu fazlaysa iç direnç azdır. Sıcaklık arttıkça iç direnç artar. Pilin kendi içinde harcadığı güç bakımından önemlidir. Genel olarak 0,1 ile 1 ohm arasında değişir. Bitmiş pillerin iç direnci büyük olur.

Pil Çeşitleri, Pil Çeşitleri Nelerdir?

Pil çeşitleri genelde kullanıldıktan sonra atılan (Non-rechargeable) şarj edilemeyen ve tekrar şarj edilebilen (Rechargeable) piller olarak ikiye ayrılır.

Pil Üretimi

Limondan veya asit içerikli başka meyvelerden basit piller yapmak mümkündür. Bu tip pillere, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmeleri nedeniyle voltaik piller denir. Piller, asidik bir çözelti içerisine iki farklı metalin yerleştirilmesi mantığıyla yapılır. Buna göre, limona örnek olarak çinkoyla kaplanmış bir çivi ve bakır bir madeni para batırıldığında, limon suyu gerekli asit çözeltisini meydana getirebilir ve elektrik üretebilir. Ancak elde edilen elektrik akımı oldukça zayıf olup, LED’de hafif bir ışıma sağlamaya yetecek kadardır.

Piller Hakkında Bilgi

• Piller kullanılacağı zaman satın alınmalıdır. Zira uzun süre kalırsa ömrü azalır ve bayatlar. Saklanması gerekiyorsa pilleri buzdolabı gibi serin ve soğuk yerlerde muhafaza etmek gerekir.
• Pillerin artı ve eksi uçları birbirine değmemeli, kısa devre yaptırılmamalıdır. Aksi halde pilin ömrü biter.
• Kullanılmayan cihazlardan piller çıkarılmalıdır. Cihaz içinde kalan piller akabilir, bu da cihazın zarar görmesine neden olur.

Pil ölçüleri ve pil boyutları gruplandırılabilir. Buna göre;

• AAA (aaa pil): İnce kalem pil (IEC kodu olarak R3 , LR3 kullanılır)
• AA (aa pil): Kalem Pil (IEC kodu olarak R6 , LR6 kullanılır)
• C : Orta boy pil (IEC kodu olarak R14 , LR14 kullanılır)
• D : Büyük boy pil (IEC kodu olarak R20 , LR20 kullanılır)
• 9 v pil : prizmatik pil (IEC kodu olarak 6F22 , 6LR6 kullanılır)

Pil firmaları tarafından imal edilen piyasadaki pil markaları; panasonic, duracell, sony, philips, maxvell, kodak, varta, energizer vb gibi. Pil fiyatları markasına, voltajına, akımına göre değişir.

Pil Nerelerde Kullanılır?

Piller küçük ve taşınması kolay olduğu için, saat, kumanda aletleri, oyuncak araba, fotoğraf makineleri, radyo, hesap makinesi, cep telefonu, traş makinesi, laptop, el fenerlerinde kalem pil gibi farklı boy ve büyüklüklerde piller kullanılır. Bu pillerden şarjlı pil deşarj olunca pil şarj cihazı ile tekrar doldurulur.

Kutuplaşma Nedir?

Bir pilin artı ucunun iyonlarının sıvıda ilerleyerek diğer ucu kaplamasına kutuplaşma denir. Zira, artı uç eksiyi, eksi uç ise artıyı çeker. Böylece bir uç işe yaramaz duruma gelir ve devre kilitlenir. Pillerde mutlaka kutuplaşma olur. Ancak, bunu geciktirmek önemlidir.

Pillerin Çevreye Etkileri 

250 yıllık gelişiminden beri enerji kaynakları arasında piller maliyeti en yüksek olandır. Piller, riskli kimyasalları, civa, kurşun, nikel gibi riskli kimyasallar maddeleri bünyesinde bulundurur. Kimyasal madde ihtiva ettiğinden insan bünyesini etkiler ve ölümlere sebep olur. Piller yutulduğunda tehlikeli ve ölümcül olabilirler.

Günümüzde teknolojinin gelişmesi ile beraber pil tüketimi de artmaktadır. Ama biten piller gelişigüzel çevreye atıldığı zaman içindeki kimyasal maddeler ve ağır metaller toprağa karışır. Çevreye atılan atık piller çevre kirliliği yaratabildiği gibi, güneş ısısının etkisiyle aşırı ısınarak patlamalara yol açabilir. Patlama sonucunda içinde bulunan kimyasal maddeler açığa çıkacağından insan sağlığı için büyük risk taşır.

Yağan yağmur ile zehirli kimyasal maddeler yeraltı sularına karışır. Dolayısı ile pillerdeki zararlı maddeler göl, deniz ve akarsulara karışır. Bu zehirli maddelerle beslenen canlılar olumsuz etkilenir. Besin zinciri yolu ile bu zehirli maddeler insanlara taşınır. Atık pillerin neden olduğu hastalıklardan bazıları; sinir sistemi bozuklukları, kansızlık, sarılık  gibi.

Pillerin çevreye verdiği zararlardan dolayı çoğu bölgelerde kullanılmış pillerdeki, toksit maddelerin geri kazanımı için pil geri dönüşüm merkezleri kurulmuştur. Atık pillerin neden olduğu bu olumsuzları yaşamamak için atık pilleri pil geri dönüşümü kutularına atarak geri dönüşüme kazandıralım.

DİKKAT:

• Pilleri Çöpe Atmayalım  
• Doğamız ve Çevremiz Temiz Kalsın 
• Doğamız Çöl Olmasın