Pil ve Pil Çeşitleri Nelerdir?

5371_battery Pil, kimyasal bir tepkimede açığa çıkan enerjiyi, elektrik enerjisine çeviren aygıt. Üretilen elektrik enerjisi, başka bir enerji biçiminin dönüşümünden kaynaklanmaktadır. Buna göre ısı enerjisini elektrik enerjisine çevirenlere termopil, güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirenlere güneş pili, nükleer enerjiyi elektrik enerjisine çevirenlere atom pili (nükleer reaktör) ışık enerjisini elektrik enerjisine çevirenlere fotopil (fotovoltarikpil) ve kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirenlere de elektrokimyasal pil denilmektedir. Ne var ki pil denildiğinde olarak anlaşılan elek-trokimyasal pillerdir.

Elektrokimyasal piller genel olarak bir elektrolitle birbirinden ayrılan iki iletken elektrodu içerirler. Biri pozitif öteki negatif olarak adlandırılan bu elektrotlar, pilin iki bağlantı ucuna bağlıdır, pil çalışırken içinden geçen akım, elektroliti ayrıştırır. Bu da pilin çevresinde yalıtkan bir hidrojen tabakasının oluşmasına ve pilin debisinin azalarak durmasına yol açar. Bu durumda söz konusu olan pilin kutuplaşmasıdır. Kutuplaşmanın önlenmesi için pil ek bir bileşenle donatılır. Kendi oluştuğu ölçüde hidrojeni dağıtan ve yükseltgen olan, kutuplaşmayı önleyici madde ya elektrolit çözeltisine katılır ya da pozitif elektrotun çevresine yerleştirilir.

Tarihi:

5371_indir

Elektrokimyasal pillerin ilk örneği 1800’’de Volta’ca geliştirildi. Volta pili, asitli suyla ıslatılıp ortası delikli kumaş parçalarıyla birbirinden ayrılan almaşık yuvarlak bakır ve çinko dizilerden oluşuyordu. Son bakır levha son çinko levhaya bağlarıyla birbirinden ayrılan, almaşık yuvarlak bakır ve çinko dizilerden oluşuyordu. Son bakır levha son çinko levhaya bağlandığında madeni telden akım geçiyordu. Daha sonra Cruikshank, bu pil de asitli suyun sızarak kısa devre yapma olasılığını ortadan kaldıran çanaktı pili geliştirdi. 1826’da Becquerel, akım verildiğinde bu pilin elektromotor kuvvetinde (e.m.k.) ortaya çıkan azalmayı, özellikle pozitif elektrot üzerinde, elektroliz sonucunda hidrojen kabarcıklarının birikmesine bağlayarak açıkladı. Bundan sonraki çalışmalar pilde ortaya çıkan kutuplaşmayı önleme amacına yöneldi ve laboratuvar pilleri başlığı altında toplanan piller geliştirildi.Laboratuvar pilleri arasında yer alan potasyum bikromatlı pil 1842’de Poggendorff tasarlandı. Daha sonra Grenet, Dufctet ve Trouve’ce geliştirilen bu pilde pozitif elektrot yığışım halindeki kömürden,negatif elektrot çinkodan ve elektroliz de potasyum bikromat katkılı sülfürik asit çözeltisinden oluşur. Sürekli ve yüksek bir debiye ve element başına yaklaşık 2 V’’luk bir elektromotor kuvvetine sahiptir. 1842’de geliştirilen Bunsen pilindeyse kutuplaşmayı önleyici olarak nitrik asit kullanıldı. İlk kez Fery’ce geliştirilen kutuplaşması havayla giderilmiş pillerse elektromotor kuvveti 105 V olan düşük şiddetle akım üreticileridir. Özellikle zil, telefon gibi kesik akımlı isterde kullanılırlar. Fery pilinde, dış hava gözenekli kömürden yapılan pozitif elektroda yayılarak pilin kutuplaşması gidermektedir. Bu pilde negatif elektrotsa çinkodandır ve elektrolit amonyum klorür çözeltisinden oluşmaktadır.

1836’’da geliştirilen Danielli piliyse iki sıvılı kutuplaşmayan pillerin ilk örneğidir.Kutuplaşmayan pillerde elektrotlardan her biri ayrı bir madenden yapılarak, yapıldığı maden tuzu eriğine sokulur. Daniell pilinde pozitif elektrot bakır madeninden oluşur ve bakır sülfat çözeltisine; negatif elektrotsa çinko madeninden oluşur ve çinko sülfat çözeltisine daldırılır. Bu pilin ,8V olan elektromotor kuvveti hiç değişmez.Yaygın olarak kullanılan piller, elektroliti kutuplaşma önleyici yükseltgen olarak magnezyum dioksiti içeren amonyum klorür, toza batırılmış pozitif elektrodu karni kömüründen ve negatif elektrotu çinkodan oluşan, Leclanche pilidir. İlk kez 1868’’de yapılan bu pil, sonraları değişime uğratılarak kullanımı rahat ve kuru denilen pillere dönüştürüldü. Kuru pilde çinkodan yapılan negatif elektrot pili saran silindiri oluştururken elektrolitte bir jöle içinde hareketsiz kılınmıştır. Kuru pillerin tümünün yaklaşık olarak 1,5V’luk elektromotor kuvvetleri vardır. İş dirençse üreteci boyutlarına bağlıdır.

Yakıtlı piller,bu pil elektrokimyasal bir üreteçtir. Belirli sıcaklık ve basınç altında katalizörlü ortamda (hidrojen ya da hidrojenli bileşikler) oksijen ya da havadan su hidrolizinin tersine bir tepkime gerçekleştirirler. Hidrojen iyonlarının oksijen iyonlarıyla birleşmesinden su elde edilir ve bu sırada elektrik akımı üretilir. Güneş pilleri, güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirirler, çalışma ilkeleri, transistörlerinkine benzer. Bu piller yarı iletken cisimlerin monokristallerinden oluşur.

Atom pilleri (nükleer reaktörler);Atom pilleri (nükleer reaktörler). Nükleer enerjiyi elektrik enerjisine çevirirler. Bir uranyum ya da platonyum çekirdeğinin fisyonu sırasında büyük miktarda enerji açığa çıkarken yeni fisyonlara yol açabilecek birçok nötron yayılır. Böylece ortaya çıkan zincirleme tepkimenin kontrol edilebilecek kadar ağır gelişmesi durumunda atom pili elde edilir. Atom pilleri ilk kez uranyum 238’den bir notron alarak,plütonyum üretmek için yapıldı. Atom bombasının yapımında kullanılan plütonyumun üretilmesinden sonra, kısa sürede atom pillerinin kullanım alanı yaygınlaştı. Bu pillerden tıp,biyoloji vb. alanlarda kullanılan radyoaktif izotopların hazırlanmasında ve özellikle nötron bakımından çok yoğun bir ışıma kaynağı olduklarından fizik, biyoloji vb. deneylerin yapımında yararlanılmaya başlandı.

Kaynakça:
www.cygm.gov.tr
www.rcturka.com

Yazar: Ceylan Gençay