Pil Nedir? Nasıl Çalışır?

Pil nedir: Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürerek depolayan cihazlara denir. Piller genellikle iki ana gruba ayırılır. Primer (tek kullanımlık veya şarjsız) ve Sekonder (çok kullanımlık veya şarjlı).

Bir veya daha çok elektrokimyasal hücre, akış yada yakıt hücreleri gibi, elektrokimyasal cihazlardan oluşur. Pillerden doğru akım (DA/DC) elde edilir. Aynı kimyasal yapıya, ölçülere ve elektrik kapasitelerine sahip piller, tek tek bir araya getirilerek pil grupları oluşturulabilir. Bunlara batarya bloğu veya kısaca batarya denir

Cep telefonu, oyuncak, saat vb gibi cihazlarda piller tek tek kullanılır. Oysa matkap gibi kablosuz güç aletleri, kameralar, telsiz telefonlarda batarya kullanmaktadır.

Günlük yaşantımızda uygulama alanı bulan enerji kaynakları taşınabilir pil ve bataryalardır. bir yerden bir yere rahatlıkla götürülebilir. Ağırlık ve hacimce büyük değildir ( 1-2 kiloyu geçmeyen). Sızdırmaz bir yapısı olan içerisine veya içerisinden dışarıya hava, gaz, su veya diğer türde sıvıları geçirmezler.

Taşınabilir piller 3 ana grupta toplanır.

Şarj Edilemeyen Piller: Primer (çok kullanımlı) sistemlerde kullanılır.

Çinko- karbon (radyolar, cep fenerleri vb)
Alkali-mangan (oyuncak kameralar vb)
Lityum (hesap makinesi, hafıza devreleri, oyuncaklar vb)

Şarj Edilebilir Piller: Sekonder(çok kullanımlı) sistemlerde kullanılır.

Nikel-kadmiyum (alarm cihazları, acil aydınlatma vb)
Nikel-metal hidrit (dijital kamera, telsiz telefon vb)
Lityum-iyon (dizüstü bilgisayarlar, cep telefonları, dijital kameralar, tabletler vb)
Lityum-polimer: (akıllı kartlar vb)

Düğme Piller: Çapları yüksekliklerinden büyük olan pillerdir. Bu piller genellikle şarj edilemezler.

Gümüş-oksit (kol saatleri, hesap makineleri, kameralar, vb)
Çinko-hava (işitme cihazları, vb.)
Lityum (hafıza koruma devreleri, taşınabilir bilgisayarlar, fotoğraf makineleri, kol saatleri, vb.)
Alkali-mangan ( işitme cihazları, uzaktan kumandalar, kol saatleri, minyatür el fenerleri, vb.)

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.

Piller Nasıl Çalışır?

Pillerin işleyiş mekanizması elektroliz ile benzerdir. Tek fark, elektrolizde işleyen süreç pillerde tersine işler. Pil kasasına sıkıştırılan kimyasal maddenin, elektrik enerjisine çevrilmesi sonucu enerji ortaya çıkar. Piller, batarya içerisinde bulunan 2 adet elektrot ve 1 adet elektrolit sıvısıyla birlikte çalışır. Kullanılan sıvı veya jel halindeki çözelti (elektrolit) ve elektrot olarak kullanılır. Metalin cinsine göre farklı yapılarda ve farklı voltajlar da pil elde etmek mümkündür.

Bir metal çubuk uygun bir elektrolit içine daldırılır. Elektrolit ile çubuk arasında bir potansiyel fark oluşur. Buna değme EMK’ i (elektro motor kuvvet) denir. 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.

**Pillerde Meydana Gelen Kutuplaşmalar**

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.

Pil Kullanım Ömrü

Pillerin ömrü, üretildikleri andan itibaren tükenmeye başlar. Bunun için, pilin aktif bir şekilde kullanılması gerekmez. Kullanılan pil, içerisindeki kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürecektir. Bu dönüştürme hızına ek olarak kullanım sıklığına bağlı olarak birkaç ay içerisinde tükenecektir. Örnek pil tüketimi; kablosuz mouselarda ise 2 ay kadardır. Pil ömürleri kullanım kapasitelerine göre de değişkenlik göstermektedir.

Pil Ömrü Ne Kadardır?

Pillerin ömrü, türlerine ve kullanım sıklıklarına ve kullanıldıkları cihaza göre değişiklik göstermektedir. Lityum iyon pilinin ömrü ortalama olarak 500 şarj döngüsü kadardır. İhtiyaç duyulan enerjiye göre değişmektedir. Örneğin pil tüketimi kablosuz mouselarda ise 2 ay kadardır.

Alkali ve çinko karbon piller 4 yıl, şarj edilebilir lityum piller 6 yıl. Nikel kadmiyum piller 12 yıl, nikel metal hidrit piller 7 yıl. Şarj edilemeyen lityum piller 6 yıl ve kurşun asit akümülatörler 9 yıl olarak ölçülmüştür.

Pilin Ömrü Neye Bağlıdır?

Pil ömrü kullanım süresi bağlıdır. Pilin takılı olduğu cihaz sürekli kullanılmasa bile, takılı olması ömrünü azaltan bir etkendir. Bir diğeri ise pilin saklandığı alandır. Güneş altında, pilin kaldıramayacağı çok düşük sıcaklıklarda veya fazla nemli ortamlarda pil ömrü azalır. Şarj edilebilen pillerde ise batarya bitmeden şarj edilirse, kapasitesi düşer ömrü kısalır. Pillerin takılı olduğu cihazlardaki güç seçeneklerini kontrol ederek pil ömrünü uzatmak mümkündür.

Pil Yapımı

Piller, asidik bir çözelti içerisine iki farklı metalin yerleştirilmesi ile yapılır. Alkalin piller, elektrolit çözeltinin içine iki elektrot batırılır. Bunun sonucu iki elektrotun birlikte tepkimeye girmesi ile elektrik üretir. Bu durum, asidik çözeltide olabilecek kimyasal reaksiyonların elektrik enerjisi olarak kullanılmasına imkan sağlamaktadır. Bundan faydalanarak asidik meyvelerden pil yapmanın mümkün olduğu söylenebilir.

Pil Hangi Maddeden Yapılır?

Pili oluşturan pek çok madde vardır. Bunlardan çinko, demir, nikel, krom, cıva, kurşun ve kadmiyumdur. Özelliklerine göre lityum, karbon, sodyum, sülfür gibi maddeler eklenerek de üretilir. Pil içeriğinde en çok çinko ve karbon maddeleri yer almaktadır. Basit pil yapımı için gereken maddeler asidik bir çözelti ve iki adet farklı metal çubuktur. Asidik çözeltide oluşan reaksiyonlar, metaller yolu ile elektrik enerjisi olarak kullanılmaktadır. Kullanılan elektrotlar, pilin çalışma performansını ve kullanım ömrünü etkilemektedir.

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 boyutları pil çeşitlerine göre gruplandırılabilir.

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)

Birçok pil markaları vardır. Pil fiyatları markasına, voltajına, akımına göre değişir.

Pillerin Çevreye Etkileri

Enerji kaynakları arasında piller maliyeti en yüksek olandır. Riskli kimyasalları, civa, kurşun, nikel gibi riskli kimyasallar maddeleri bünyesinde bulundurur. Kimyasal madde içerdiği için insan bünyesini etkiler ve ölümlere sebep olur. Piller yutulduğunda tehlikeli ve ölümcül olabilirler.

Pillerin Zararları

Biten piller gelişigüzel çevreye atıldığında içindeki kimyasal maddeler ve ağır metaller toprağa karışır. Atık piller çevre kirliliği yaratabildiği gibi, güneş ısısının etkisiyle aşırı ısınarak patlamalara yol açabilir. Bu da insan sağlığı için büyük risk taşır. Atık pillerin neden olduğu hastalıklardan bazıları; sinir sistemi bozuklukları, kansızlık, sarılık gibi.

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.

BENZER KONULAR

Volta Pili

Daniel Pili