Piller kimyasal enerjiden elektrik enerjisi üreten
düzeneklerdir. Günlük hayatta çok kullandığımız pillerin en büyük avantajı
elektrik enerjisini taşınır kılmasıdır.Çeşitli metaller kimyasal reaksiyonlar
sırasında elektron verirler, buna yükseltgenme adı verilir.Çeşitli metaller
de bunun tersi olarak elektron alırlar buna da indirgenme adı
verilir.Bu reaksiyonlar sırasında; her metalin elektron verirken
veya alırken, yarı pil potansiyeli adını verdiğimiz, verilen veya
alınan elektronların karşılığı olan bir elektrik potansiyeli
mevcuttur.
Bir pili oluşturan iki metalin yarı pil
potansiyelinin cebirsel toplamı o pilin ürettiği voltaja eşittir.
Yükseltgenmenin olduğu elektrot anottur. Anoda gelen
iyon da anyondur, o halde anyon negatif yüklü iyondur.Bunun
tersi katot ve katyon olarak adlandırılır.
İlk zamanlarda piller tek defa kullanılabiliyordu ve
tekrar kullanılabilen elektrik kaynağı olarak akümülatörler
bulunmuştu.Zamanımızda pek çok çeşit pil, birden çok kullanılabilme,
yani
tekrar şarj edilebilme özelliğine sahiptir.
Piller şu şekilde sınıflanabilir:
1-) Atom
pili
2-) Yakıt pili
3-) Güneş pili
4-) Kuru pil
5-) Sıvı
piller
6-) Gazlı piller
Atom pili uranyum ve grafit bloklardan
oluşan ve nükleer enerjiden elektrik enerjisi elde etmeye yarayan
pillerdir.
Yakıt pili dışarıda ki yakıttan örneğin: hidrojen ve
oksijen gibi, elektrik enerjisi elde etmeye yarayan düzeneklerdir.
Güneş pilleri veya fotopiller amorf silisyum
kristallerinden elde edilen P- N kavşaklı bir yarıiletken
yapıdır.Takriben açık güneşli havada desimetrekare de 1 watt enerji
verebilir.
Pil İlk kez 1800 yılında Alessandro Volta tarafından
yapılmıştır.Bu pil yuvarlak çuha veya karton parçaları ile birbirinden
ayrılmış bakır ve çinko disklerinin asitli suya batırılması ile
oluşmuştu.
Bu tip pillerde zamanla pozitif elektrot üzerinde
hidrojen kabarcıkları oluştuğu ve EMK de azalma olduğu ortaya
kondu,buna elektrotun kutuplanması denir,bunu azaltmak için çeşitli
oksitleyiciler kullanmak gerekir. Bu iş için kullanılan yükseltgen
maddeler arasında;
Kromik asit,Potasyum bikromat, Nitrik asit gibi
sıvılar ve kurşun dioksit,manganez dioksit gibi katılar vardır.
1842 de Poggendorf daha sonra Grenet,Ducretet ve
Trouve potasyum bikromatlı pili yaptılar ve bu piller 2 volt ve
yüksek akım vermekteydi.Bu kutuplanmayan bir sıvı pildi.
Lechlanche pili bir kuru pildir. Bu pilde elektrot
olarak Çinko ve Karbon kullanılır.
Lechlanche pilini Fery geliştirdi ve
kendi adı ile anılan pili yaptı.Eskiden cep fenerlerinde kullanılan akıp
cihazları berbat eden piller bu pillerdir…
Lechlanche pilinde amonyum klorür jel haline
getirilmiştir çinkoyu sarar.Karbon etrafında bir gözenekli kılıf
içinde karbon ve manganez dioksit bulunur.Tepe ziftlenir. Burada
reaksiyon
sonucu Amonyak ve hidrojen iyonu
oluşur.
Lechlanche
pili
Yukarıda görülen Lechlanche pilinde turuncu renk
karbon etrafınna sarılı olan manganez dioksit.Yeşil renk çinko
katot,aradaki gri renk ise manganez dioksit ile çinko arasında
bulunan
jel Amonyum klorürdür.
Kuru pillerde kutuplaşmayı önlemek için genel
olarak kullanılan Manganez dioksittir.Bunsen pilinde bu maksatla
nitrik asit kullanılır. Alman Fiziko-kimyacısı olan Robert Wilhelm Bunsen
(1821 – 1899 ) 1843 de bu pili yapmıştır.
Sıvı kutuplanmaz pillerin ilk örneği Daniell pilidir.
Daniel pilinde Bakır ve Çinko elektrot olarak kullanılır.1.08 volt
elektrik gerilimi üretirler her elektrot kendi tuzlarının çözeltisine
batırılmıştır ve arada gözenekli bölme ile birbirlerinden ayrılırlar.burada
Çinko çözünür,Bakır ise çöker.Daniell pili bir sıvı pildir .Sıvı pillerde
elektrolit sıvıdır.Daniel pili de böyledir, keza Akümülatörlerdede elektrolit
sıvı Sülfürik asittir.
Derişim pilleri de kutuplanmaz pillerdendir, burada
aynı metalden yapılmış iki elektrot,bu metalin iki farklı tuzu içine konur.
Latimer Clark ve Weston pili böyledir.Bu piller ölçek pil olarak
adlandırılır ve pillerin iç direnci ve EMK ölçümünde referans alınırlar.
Basınç altındaki gaz içinde olan piller gazlı pil
olarak adlandırılır. Sir William Robert Grove İngiliz fizikçisidir. Aslında
Bir hukukçudur ve amatör olarak fizikle uğraşmaktadır.1839 da
elektrotları odun kömüründen olan gazlı pili yapmıştır.Gaugain ve
Zeuger pilleri de gazlı piller dendir.
Günlük hayatta kullandığımız kuru piller, çeşitli
boylarda ve güçlerde imal edilirler.Pillerin üretiği voltaj üzerlerinde
yazılıdır. Pillerin eskimesi halinde bu voltaj değerinde düşme meydana
gelir,
buna bayat pil deriz.Normalde kullanılmış bir pilde bile çekilen akım,
pilin verebileceği akımdan fazla değilse voltaj düşmesi meydana gelmez,
bu şu demektir.biz bir pilin taze mi eski mi olduğunu yalnız voltajı
ölçerek bulamayabiliriz.
Gündelik kullanımda ki piller iki
tiptir:
1-) Tekrar şarj edilebilen piller
2-) Tekrar şarj
edilemeyen piller
Şarj edilebilen piller :
1-) Nikel Kadmiyum piller
2-) Nikel Metal Hidrit
piller
3-) Lityum İon piller
Şarj edilemeyen piller :
1-) Muhtelif alkalen piller
2-) Gümüş oksit
piller
3-) Çinko – Karbon pilleri
4-) Civalı piller
Nikel Kadmiyum Piller:
Adından da anlaşilacağı
gibi nikel ve kadmiyum dan yapılmış pillerdir. Bu piller hafızalı piller
olarak ta adlandırılır. Şarjlı halde 1.44 volt maksimum voltaja
sahiptir.
Boş halde 1.2 voltta tutulmalıdır.Bu pillerin verimli
kullanılması için 1.1 volt pil geriliminde mutlaka tekrar şarj edilmeleri
gerekir. Bunun için özel düzenekler mevcuttur. Bu pillerin güç eğrisi
birden
azalır ve kullanım süresi sonunda güç birden düşer.
Tüm pillerin üzerinde mevcut olan pilin akım gücünü
gösteren bir rakam mevcuttur bu mAmper / saat olarak ifade edilir.
Bir pilin üzerinde 800 mA /h yazıyorsa bu şu
demektir: Bu pil 800 mA akımı ancak bir saat akıtabilir. Eğer bu
pilden devamlı olarak 100 mA akım çekiyorsanız o zaman bu pil size 8
saat hizmet edecektir.
Nikel kadmiyum piller akım şarjına tabidirler şarj
voltajları 1000 volta kadar çıkabilir. Ni-Cad piller üzerlerinde yazılı
olan mA/saat değeri ne ise o değerin onda biri kadar bir akım ile 14
saat şarj edilirler.
Örneğin üzerinde 750 mA/saat yazan bir pili 75 mA ile
14 saatte şarj edebiliriz.Ama çoğu zaman hızlı şarj devreleri ile çabuk
şarj gerekli olur.Bu durum pilin ömrünü kısaltır ve genellikle
pilleri
1 saatte sarj edecek kadar akım basılır. Bu durumda 400 – 1000
mA gibi yüksek bir şarj akımı uygulanır.Bir Nikel Kadmiyum pilin
şarj olduğunu, sıcaklığının artmasından da anlayabiliriz; çünkü bu, durumda
kimyasal reaksiyon bitmiş verilen enerji ısı enerjisine dönüşmekte
demektir.
Nikel – Kadmiyum pillerin şarjında değişik teknikler
kullanılır, bunlar pilin ömrünü uzatmak için yapılan işlemlerdir. Pil
yarı boşalmış halde iken şarj edilmez, aksi halde pil
hafızasında
tuttuğu bu noktadan ileriye doğru şarj olur bu da
kapasitesini düşürür. Bu tip piller önce boşaltılır, sonra şarj
edilir.
Nikel Metal Hidrit Piller:
Nikel Kadmiyum
pillerden sonra piyasaya çıkan bir pildir. Ni – Kad. Pillere göre daha
yüksek kapasiteye sahiptir. Şarj edilmeleri hemen hemen Ni-Kad. Piller
gibidir. Her iki pilin de bir iç dirençi vardır, bu direnç Ni – Kad.
Pillerde daha yüksektir, bu nedenle kullanılmadığında bu piller kendi içinden
bir akım akıtır ve boşalırlar, bu olay NiMH pillerde daha çabuk olur
ve
daha kısa sürede boşalırlar.
Li- ion Piller :
Diğer şarj edilebilen pillere göre daha yüksek
kapasiteleri olan pillerdir. Hafif piller olup, kendi kendine boşalmaları
yavaştır. Şarj edilmeleri biraz daha güçtür, fakat bir yandan kullanılır
bir yandan da şarj edilebilirler. Hem voltaj hem de akım regülasyonu ile şarj
edilirler.
Akümülatörler :
İlk kez Sir william Grove’un tasarladığı platin
elektrotlu pil ile ortaya çıkan doldurulabilir pil yapımını Gaston
Plante başardı.
Kurşun Kurşun oksit li
Nikel Kadmiyum lu
Nikel
Demir li
Gümüş Çinkolu
Olmak üzere değişik tip akümülatörler mevcuttur. En
çok kullanılan Kurşunlu akümülatörlerde, elektrotlar kurşundur. Seyreltik
sülfürikasit de elektrolit olarak kullanılır.
Akümülatörler voltaj kaynağı ile şarj edilirler
normal şarj için kapasitesinin 1 /10 u kadar akım verilir ve 24 saat
süresinceşarj olur.
Otomobillerde kullanılan akümülatörler 45 ve 60 Ah
kapasitesindedirler.Yani bu akümülatör kullanılma süresi ile verdiği akım
çarpımı 60’a eşittir.Yani 10 amper çekiliyorsa 6 saat akım verebilir.
Dolu bir Akümülatör maksimum voltajı 14.5 volttur.
Akümülatörler üzerinde ayrıca maksimum akım değeri de yazar bu çok
yüksek bir akım değeridir.Bir Akümülatör 250 Ampere kadar bir
akımı
akıtabilir.
