Pil Nedir? Piller Nasıl Çalışır?

Hayatımızın bir çok alanında kullandığımız pil nedir? Bu piller nasıl çalışır? Hayatımızda çok önemli bir yere sahip olan piller ile ilgili tüm bilgiler bu yazımızda.

Elektrik kullanan her şeyin fişe takılması gereken bir dünya hayal edin. El fenerleri, işitme cihazları, cep telefonları ve diğer taşınabilir cihazlar elektrik prizlerine bağlanacak ve bu da onları garip ve hantal hale getirecektir. Arabalar bir anahtarın basitçe çevrilmesiyle çalıştırılamaz; pistonları hareket ettirmek için yorucu bir kranklama gerekli olacaktır.

Kablolar her yere asılmış, bir güvenlik tehlikesi ve çirkin bir karmaşa oluşacaktı. Neyse ki, piller bize birçok modern kolaylığı mümkün kılan mobil bir güç kaynağı sağlıyor.

Birçok farklı pil türü varken, işlevlerini yerine getiren temel kavram hepsinde aynıdır. Bir cihaz bir bataryaya bağlandığında, elektrik enerjisi üreten bir reaksiyon meydana gelir. Bu, elektrokimyasal reaksiyon olarak bilinir. İtalyan fizikçi Kont Alessandro Volta bu süreci ilk olarak 1799’da metal plakalar ve tuzlu suya batırılmış karton veya kağıttan basit bir pil yaptığında keşfetti.

pil nedir

O zamandan beri bilim adamları, Volta’nın çok sayıda boyutta gelen çeşitli malzemelerden yapılmış piller oluşturmak için orijinal tasarımını büyük ölçüde geliştirdiler.

Günümüzde piller her yerdedir. Kol saatlerimize her seferinde aylarca güç veriyorlar. Elektrik kesilse bile çalar saatlerimizi ve telefonlarımızı çalışır durumda tutarlar. Duman dedektörlerimizi, elektrikli tıraş makinelerimizi, elektrikli matkaplarımızı, mp3 çalarlarımızı, termostatlarımızı çalıştırıyorlar ve liste uzayıp gidiyor.

Bu makaleyi dizüstü bilgisayarınızda veya akıllı telefonunuzda okuyorsanız, şu anda pil kullanıyor olabilirsiniz! Bununla birlikte, bu taşınabilir güç paketleri çok yaygın olduğu için, onları hafife almak çok kolaydır.
Bu makale, pillerin geçmişini ve aynı zamanda onları çalıştıran temel parçaları, reaksiyonları ve süreçleri keşfederek size daha büyük bir fikir oluşturacaktır. Öyleyse o kabloyu kesin ve piller hakkındaki bilgilerinizi şarj etmek için bilgilendirici kılavuzumuzu okumaya devam edin.

Pilin Tarihi

Piller düşündüğünüzden daha uzun süredir ortalıkta. 1938’de arkeolog Wilhelm Konig, bugünkü Bağdat’ın hemen dışındaki Khujut Rabu’da kazı yaparken bazı tuhaf kil kaplar keşfetti. Yaklaşık 5 inç (12.7 santimetre) uzunluğunda olan kavanozlar, bakır kaplı ve yaklaşık MÖ 200’den kalma bir demir çubuk içeriyordu.

Testler, kapların bir zamanlar sirke veya şarap gibi asidik bir maddeyle doldurulduğunu ve Konig’in bu kapların eski piller olduğuna inanmasına neden oldu. Bu keşiften bu yana, bilim adamları aslında bir elektrik yükü üretebilen saksıların kopyalarını ürettiler. Bu “Bağdat pilleri” dini ritüeller, tıbbi amaçlar ve hatta elektrokaplama için kullanılmış olabilir.

1799’da İtalyan fizikçi Alessandro Volta, alternatif çinko, salamura batırılmış karton veya bez ve gümüş katmanlarını istifleyerek ilk pili oluşturdu. Voltaik yığın olarak adlandırılan bu düzenleme, elektrik üreten ilk cihaz değildi, ancak sabit, kalıcı bir akım yayan ilk cihazdı.
Bununla birlikte, Volta’nın icadının bazı dezavantajları vardı.

pil nedir

Katmanların istiflenebileceği yükseklik sınırlıydı çünkü yığının ağırlığı salamurayı kartondan veya kumaştan sıkıştıracaktı. Metal diskler de pilin ömrünü kısaltarak hızlı bir şekilde paslanma eğilimindeydi.
Bu eksikliklere rağmen, SI elektromotor kuvvet birimi, Volta’nın başarısının şerefine şimdi bir volt olarak adlandırılıyor.

Pil teknolojisindeki bir sonraki atılım, 1836’da İngiliz kimyager John Frederick Daniell’in Daniell hücresini icat etmesiyle gerçekleşti. Bu pilde, bir cam kavanozun dibine bir bakır plaka yerleştirildi ve kavanozun yarısını doldurmak için plakanın üzerine bir bakır sülfat çözeltisi döküldü. Daha sonra çinko levha kavanoza asıldı ve bir çinko sülfat çözeltisi ilave edildi.

Bakır sülfat, çinko sülfattan daha yoğun olduğu için, çinko çözeltisi bakır çözeltisinin üstüne yüzdü ve çinko plakayı çevreledi. Çinko plakaya bağlanan tel negatif terminali temsil ederken, bakır plakadan gelen tel pozitif terminaldi. Açıkçası, bu düzenleme bir el fenerinde iyi çalışmazdı, ancak sabit uygulamalar için gayet iyi çalıştı. Aslında, Daniell hücresi, elektrik üretimi mükemmelleştirilmeden önce kapı zillerine ve telefonlara güç sağlamanın yaygın bir yoluydu.

1898’de Kolombiya Kuru Hücresi, ABD’de ticari olarak satılan ilk pil oldu. Üretici, National Carbon Company daha sonra Energizer markasını üreten Eveready Battery Company oldu.

Pil Reaksiyonları

Bir pil içerisinde, el fenerinize, uzaktan kumandanıza veya diğer kablosuz cihazınıza taktığınızda bir çok şey olur. Elektrik ürettikleri süreçler pilden pile farklılık gösterse de, temel fikir aynı kalır.

İki terminal arasındaki devre tamamlandığında, pil anot, katot ve elektrolit arasındaki bir dizi elektromanyetik reaksiyon yoluyla üretir. Anot, elektrolitten iki veya daha fazla iyonun (elektrik yüklü atom veya molekül) anotla birleşerek bir bileşik ürettiği ve bir veya daha fazla elektronu serbest bıraktığı bir oksidasyon reaksiyonu yaşar. Aynı zamanda, katot, katot maddesinin, iyonların ve serbest elektronların da bileşikler oluşturmak üzere birleştiği bir indirgeme reaksiyonundan geçer.

Bu işlem karmaşık görünse de aslında çok basit: Anoddaki reaksiyon elektronları oluşturur ve katottaki reaksiyon onları emer. Net ürün elektriktir. Pil, elektrotlardan biri veya her ikisi reaksiyonların gerçekleşmesi için gerekli olan maddelerden bitene kadar elektrik üretmeye devam edecektir.

Modern piller, reaksiyonlarına güç sağlamak için çeşitli kimyasallar kullanır. Yaygın pil kimyasalları şu şekildedir.

  • Çinko-karbon pil: Çinko-karbon kimyası, birçok ucuz AAA, AA, C ve D kuru pillerde yaygındır. Anot çinkodur, katot manganez dioksittir ve elektrolit, amonyum klorür veya çinko klorürdür.
  • Alkalin pil: Bu kimya, AA, C ve D kuru pillerde de yaygındır. Katot, bir manganez dioksit karışımından oluşurken, anot bir çinko tozudur. Adını alkali bir madde olan potasyum hidroksit elektrolitinden alır.
  • Lityum iyon pil (şarj edilebilir): Lityum kimyası genellikle cep telefonları, dijital kameralar ve hatta elektrikli arabalar gibi yüksek performanslı cihazlarda kullanılır. Lityum pillerde çeşitli maddeler kullanılır, ancak yaygın bir kombinasyon bir lityum kobalt oksit katot ve bir karbon anottur.
  • Kurşun asitli akü (şarj edilebilir): Bu, tipik bir araba aküsünde kullanılan kimyasaldır. Elektrotlar genellikle kurşun dioksit ve metal kurşundan yapılırken, elektrolit bir sülfürik asit çözeltisidir.

Şarj Edilebilir Pil

Dizüstü bilgisayarlar , cep telefonları , MP3 çalarlar ve kablosuz elektrikli aletler gibi taşınabilir cihazların artmasıyla birlikte, şarj edilebilir pillere olan ihtiyaç son yıllarda önemli ölçüde artmıştır. Şarj edilebilir piller, Fransız fizikçi Gaston Plante’nin kurşun asit hücresini icat ettiği 1859’dan beri piyasada. Bir kurşun anot, bir kurşun dioksit katodu ve bir sülfürik asit elektroliti ile Plante bataryası, günümüz otomobil aküsünün öncüsüydü.

Şarj edilemeyen piller veya birincil piller ve yeniden doldurulabilir piller veya ikincil hücreler , akımı tam olarak aynı şekilde üretir: bir anot, katot ve elektroliti içeren bir elektrokimyasal reaksiyon yoluyla. Şarj edilebilir bir pilde ise reaksiyon tersine çevrilebilir. Dış bir kaynaktan gelen elektrik enerjisi ikincil bir hücreye uygulandığında, deşarj sırasında oluşan negatif-pozitif elektron akışı tersine çevrilir ve hücrenin yükü geri yüklenir. Bugün piyasadaki en yaygın şarj edilebilir piller lityum iyondur ( LiOn ), ancak nikel-metal hidrit (NiMH) ve nikel-kadmiyum (NiCd) piller de bir zamanlar çok yaygındı.

Şarj edilebilir piller söz konusu olduğunda, tüm piller eşit üretilmez. NiCd piller, yaygın olarak bulunan ilk ikincil hücreler arasındaydı, ancak hafıza etkisi olarak bilinen rahatsız edici bir sorundan muzdariplerdi.. Temel olarak, bu piller her kullanıldıklarında tamamen boşalmazlarsa, hızla kapasite kaybederlerdi. NiCd piller büyük ölçüde NiMH piller lehine aşamalı olarak kaldırıldı.

Bu ikincil hücreler daha yüksek bir kapasiteye sahiptir ve hafıza etkisinden yalnızca minimum düzeyde etkilenirler, ancak çok iyi bir raf ömürleri yoktur. NiMH piller gibi LiOn piller de uzun ömürlüdür, ancak şarjı daha iyi tutarlar, daha yüksek voltajlarda çalışırlar ve çok daha küçük ve daha hafif bir pakette gelirler.

Esasen bugünlerde üretilen tüm yüksek kaliteli taşınabilir teknolojiler bu teknolojiden yararlanmaktadır. Bununla birlikte, LiOn piller şu anda AAA, AA, C veya D gibi standart boyutlarda mevcut değildir ve eski muadillerinden çok daha pahalıdırlar.

NiCd ve NiMH pillerle şarj işlemi zor olabilir. Kapasitenin düşmesine neden olabileceğinden aşırı şarj etmemeye dikkat etmelisiniz. Bunun olmasını önlemek için, bazı şarj cihazları yavaş şarja geçer veya şarj işlemi tamamlandığında kapanır.

NiCd ve NiMH piller de yenilenmelidir, yani kapasite kaybını en aza indirmek için arada bir tamamen boşaltmanız ve yeniden şarj etmeniz gerekir. Öte yandan LiOn piller, aşırı şarjı önleyen ve asla yenilenmesi gerekmeyen gelişmiş şarj cihazlarına sahiptir.

Yeniden şarj edilebilir piller bile sonunda ölecek, ancak bu gerçekleşmeden önce yüzlerce şarj gerektirebilir. Sonunda pes ettiklerinde, onları bir geri dönüşüm tesisinde imha ettiğinizden emin olun.

 


Yorumlar

POPÜLER HABERLER