pil
Osmanlıca pil kelimesinin Türkçe karşılığı.f. Topuk, ökçe. * Çelik çomak oyunu. * Çadır eteği tutturmada kullanılan küçük ağaç değnekler.
Birden çok pilin birbirlerine bağlanmasıyle meydana gelen sistemlere batarya denir. Piller seri olarak, yani bir pilin pozitif (+) kutbu diğer pilin negatif (-) kutbuna bağlanırsa gerilim arttırılmış, pillerin ömrü sabit tutulmuş olur. Piller paralel olarak, yani (+) kutuplar (+) larla (-) kutuplar (-) lerle bağlanırsa gerilim sabit tutulmuş, ancak ömür, pil sayısı kadar arttırılmış olur. Bir metal çubuk, asit veya baz bir ortama daldırılırsa metal çubukla eriyik (elektrolit) arasında bir potansiyel farkı meydana gelir. Bu potansiyel farkı, dışarıdan bir telle birleştirilirse elektron akmasına sebep olur. Genel olarak iki ana tipte pil vardır: a) Tek eriyikli piller, b) Çift eriyikli piller.
a) Tek eriyikli piller: Bu tip pillere Volta pili de denir. Sulandırılmış sülfürik asit (H2SO4) içine bakır ve çinko çubuklar daldırılırsa bu iki çubuk arasında bir potansiyel fark meydana gelir. Burada bakır çubuk pozitif (+) kutbu, çinko çubuk ise negatif kutbu (-) meydana getirir. Bu tip pilin potansiyel farkı 1,1 V’tur. İki uç birleştirilirse elektronların fazla olduğu çinkodan, elektronların az olduğu bakıra doğru bir elektron akışı olur. Böylece bir elektrik akımı meydana gelir. Bu akım bir lambayı yakabilir veya bir cihazı çalıştırabilir. Akım geçtiğinde bakıra gelen elektronlar hidrojen iyonu tarafından alınarak hidrojen nötr hale geçer ve bakırın etrafında hidrojen tabakası ortaya çıkar. Aynı zamanda bakırın gene pozitif potansiyelde kalması sağlanır. Sülfat iyonları (SO4) ise çinkoya gider ve çinkodan pozitif çinko iyonu koparak çinko sülfatı (ZnSO4) meydana getirirler. Bu olaylar akım geçtiği müddetçe devam eder. Çinko tamamen eriyince pil biter. Bakırın etrafı da hidrojenle kaplanarak akım geçirmez olur.
b) Çift eriyikli piller: Bu pilin genel adı löklanşe pilidir. Aynı zamanda kuru tipi kuru pil diye anılır. Zil ve el feneri gibi aletlerde kullanılan kuru piller Löklanşe pilinin değişik tipleridir. Bunlarda sıvı (likit) elektrolit yerine yarı sıvı, yarı katı elektrolit kullanılır. Löklanşe pilinin elektroliti tamamen sıvı olan amonyum klorür çözeltisidir. Bu pilin potansiyel farkı takriben 1,5 V’tur.
Karbon çubuğun etrafı mangandioksitle kaplıdır. Böylece hidrojenin çubuğun üzerini kaplamasını önler. Hidrojen oksijenle birleşerek suyu meydana getirir. Pil daha uzun süre akım verebilir. Pil akım verirken klorür iyonları (Cl-) çinko ile birleşerek çinko klorür olur (ZnCl). Amonyum ise (NH4+) pozitif çubuğa gider, hidrojenin biri oksijenle birleşir, NH3 ise suda kolayca erir. Bu olay oldukça yavaş olduğundan pil devamlı uzun süre kullanılmamalıdır. Kesintili olarak kullanılırsa daha uzun süre çalışır. Genellikle çinko levhanın bitmesiyle pil akım veremez olur. Bu piller bitince, yeniden şarj edilemez, yani doldurulamazlar.
Bundan başka şarj edilebilen piller olan nikelkadmiyum piller de vardır. Bu piller uzun süre aynı potansiyel farkı gösterirler ve aniden potansiyel farkı sıfır olur. Diğer pillerin ise yavaş yavaş potansiyel farkları azalır.
Pillerin Özellikleri
1. Elektromotor kuvvet (emk): Bir pilin uçları arasındaki potansiyel farkıdır. Bu, pillerin elektrotlarına (+ ve - kutuplarına) ve elektrolitine (asit veya baz) bağlıdır. Pilin boyutları ile hiçbir ilgisi yoktur. Birimi volttur (1,5 V’luk pil gibi).2. Akım kapasitesi: Pilin normal kullanma şartlarında bitinceye kadar verebileceği akım değeridir. Birimi Amper-saattır (Ah): 1 Ah gibi; yani bu pil, 1 amper akımı, 1 saat süreyle verebilir demektir. Boyutları büyüdükçe akım kapasitesi artar.
3. İç direnci: Pilin iç direnci elektrolitin yoğunluğu ile ve sıcaklıkla ilgilidir. Elektrolitin yoğunluğu fazla ise iç direnci azdır. Sıcaklık artınca iç direnç artar. Bu pilin kendi içinde harcadığı güç bakımından önemlidir. Genellikle 0,1 ile 1 ohm arasında değişir. Bitik pillerin iç direnci büyüktür.
Piller hakkında pratik bilgiler: Piller daima taze satın alınmalıdır. Gereksiz yere bol miktarda pil alıp saklanmamalıdır. Çünkü zamanla bayatlar ve ömrü azalır. Saklanması icab ediyorsa, buzdolabı gibi soğuk ve serin yerlerde saklanmalıdır.
Pillerin kutupları hiçbir halde birbirine değdirilmemeli, yani kısa devre yaptırılmamalıdır. Aksi halde pil ömrünü kaybeder.
Uzun süre kullanılmayan cihazlardaki piller akarak, cihaza zarar verebilir. O halde kullanılmayan cihazların pillerini çıkarmayı ihmal etmemelidir. Bilinen en eski insan yapısı piller, Bağdat Pilleridir. M.Ö. 250 ve M.S. 640 yılları arasında yapıldığı tahmin edilmektedir. Pillerin gelişimi, 1800 yılında İtalyan fizikçi Alessandro Volta tarafından geliştirilen Voltaik (Voltaic) pil ile başlamıştır. Dünya çapında pil endüstrisi (2005 yılı yaklaşık değeri) 48 milyon A.B.D doları ciroya sahiptir.1
Çeşitleri
Genel olarak piller, kullanıldıktan sonra atılan (Non-rechargeable) ve tekrar şarj edilebilen (Rechargeable) piller olarak ikiye ayrılır.- Kullanıldıktan sonra atılan (şarj edilmeyen) piller:
- Çinko-karbon pil - Düşük maliyetli - az enerji gerektiren uygulamalar için.
- Çinko-klorid – Çinko–karbon pilden biraz daha uzun ömürlüdür.
- Alkalin pil - Alkaline/manganez "uzun ömürlü" pillerdir , daha fazla güç ihtiyacı gerekriren uygulamalarda da kullanılabilir.
- Gümüş-oksit pil – Genelde işitme cihazlarında kullanılır.
- Lityum (Lithium) pil – Genelde dijital kameralarda kullanılır. Saat ve bilgisayar saatlerinde de kullanıldığı görülür.Çok uzun ömürlüdür, fakat pahalıdır.
- Merküri (Mercury) pil – Genelde dijital saatlerde kullanılır.
- Çinko-hava pil – Genel olarak işitme cihazlarında kullanılır.
- Isıl (Termal) pil – Yüksek sıcaklık depolar. Askeri uygulamalarda önem taşır.
- Şarj edilebilen (tekrar kullanılabilen) piller:
- Kurşun-asit pil – Araçlar, alarm sistemleri ve kesintisiz güç ihtiyacı olan yerlerde kullanılır.
- Lityum-iyon pil – Oldukça yaygın olan türdür. Yüksek şarj yoğunluğu vardır. Dizüstü bilgisayar, cep telefonları, mp3 çalarlar ve daha bir çok taşınabilir dijital cihazda kullanılır.
- Lityum-iyon polimer pil – Lityum iyon pilin temel karakteristiklerini taşır, farkı daha az şarj yoğunluğu olmasıdır. Bu pilin kimyası üreticinin ihtiyacına göre kullanım yeri avantajı yaratabilmesidir. (Örneğin; ultra –ince pil)
- Sodyum-sülfür (NaS) pil
- Nikel-demir pil
- Nikel metal hibrid (Ni-MH) pil
- Nikel-kadmiyum pil - Li-Ion ve Ni-MH pil tiplerinin tüm uygulamalarında kullanılabilir. Bu pil, uzun şarj adedine sahiptir (1500 defanın üzerinde). Fakat diğer tiplere göre daha az enerji yoğunluğuna sahiptir. Ni-Cd piller eski teknolojide kullanılmakta olup, hafıza sorunlarına yol açmalarından dolayı yerini modern pillere bırakmaktadır.
- Sodyum-metal klorid pil
- Nikel–çinko pil
- Erimiş tuz pili
