pil nedir taşınabilir elektrik nedir neden gerekir pil türleri özellikleri çeşitleri

Piller ve aküler-taşınabilir elektrik.

Pil nedir:

                Elektrik elektronların hareketiyse, k,myasal reaksiyonlarda elektron hareketi varsa, yanma elektron hareketinin bol ve kendiliğinden oluştuğu bir reaksiyonsa kontrollü bir yanmayı küçük bir alanda sağlarsak seyyar bir elektrik kaynağımız olur mu? Olur. Alesandro volta 1600lerde bunu başarmış ve volta pilini yapmış ancak henüz lamba, motor benzeri elektrikli araçlar icat olmadığından sadece kitaplarda kendine yer edinmiş. Ancak 1800lerin ikinci yarısında elektrik gündelik hayata tamamen girdiğinde pil yapımı zaten biliniyormuş. Sadece pilin sanayi haline gelmesi için savaşlar ve büyük askeri elektrik teknolojisinin gelişmesi gerekti.

                Piller içerdikleri maddelerin kontrollü reaksiyonu sonucunda belirli bir akım üreten taşınabilir elektrik sağlayıcılardır. Gerek ticari kaygılar gerekse farklı ihtiyaçlar nedeniyle çok farklı türleri mevcuttur.

                Pillerin temel mantığı elektron almayı isteyen bir madde veya maddeler grubuyla elektron vermeyi isteyen madde veya maddeler grubunun kontrollü birleşimidir. Ancak oksijen hidrokarbon, sodyum su, potasyum su, sodyum veya potasyum ve klor gibi bu reaksiyona fazlasıyla hazır ikililer genelde kullanılmaz çünkü kontrol çok zordur. Demir oksijen, çinko oksijen gibi çok kolay kontrol edilebilen türler de tercih edilmez çünkü yeterli akımı verecek kimyasal hıza sahip değillerdir.

                Çoğunlukla elektron verme veya alma meyiline sahip ancak hızları farklı iki madde kullanılır. Elektronunu vermeyi çok isteyen bir atom daha az isteyen atoma geçici olarak elektron verebilir. Böylece kontrollü bir akım oluştururken pilin anında bitmesi de önlenir. Ayrıca serbest oksijen yerine bolca oksijen içeren bileşikler veya serbest hidrojen yerine bolca hidrojen içeren bileşiklerin bir arada kullanılarak kontrollü reaksiyonun sağlanması prensibi de kullanılabilir.

                Piller esas olarak şarj edilebilir ve şarj edilemez piller olarak ikiye ayrılır. Şarj edilemeyen pillere primer, birincil, kullan at gibi farklı isimler de verilir. Şarj edilebilen piller ise sekonder, ikincil, şarzlı, çok kullanımlık gibi isimlere sahiptir.

                Pillerin  içinde kullanılan maddeler tek veya iki bileşenli maddelerse reaksiyonu geri çevirmek çoğunlukla mümkün olur. Örneğin elektron vermeye meyilli nikelin, elektron almaya daha az meyilli kadmiyuma elektron vermesi esasına dayanan nikel kadmiyum piller pilin tükenmesinin ardından elektrik akımı uygulayarak reaksiyonu başa döndürebildiğimiz için şarj edilebilir pildir. Çünkü işlem sadece nikel tuzu ve kadmiyum tuzu arasında geçer.

Ancak permanganat, dikromat, borahidrür, mangandioksit gibi karmaşık yapılı maddeler sadece belli koşullar sağlanırsa sentezlenebildiği için pilin içinde bir geri dönüş söz konusu olmaz ve şarj imkanından yoksun kalırız. Zaten şarj edilemeyen pillerin geneli bu şekilde maddelerden yapılır.

Şarj edip defalarca kullanabileceğimiz piller varken neden şarj edilemeyen piller bu kadar yoğun kullanıma sahip diye sorabilirsiniz ve sorulmalıdır da. Ekonomik ve mantık olarak bunun böyle olması gerekir ancak pratik uygulamalar her zaman mantıkla uyumlu olmaz.

Şarj edilebilir pillerin enerjilerini çabuk kaybetme, genellikle ağır olma, her yerde elektrik şebekesine ulaşamama, çeşit çokluğu gibi bazı dezavantajları vardır. Üstelik ilk piller şarj edilebilir sulu kurşun pillerdir ancak bu pillerin kullanımları çok zor olduğu için ve uzun zaman alternatifleri üretilemediği için tek kullanımlık piller kendilerine yer bulmakla kalmayıp uzun zaman piyasada hakim konumda oldular.

Ayrıca pillerin ilk amaçları askeri ve coğrafi keşif olduğu için elektrik şebekesi bulunamayan bir yerde şarj edilebilmenin de bir anlamı yoktu. Aksine atılamadıkları için kısa zamanda yük haline geliyorlardı.

Son olarak şarj edilebilir pillerin çok fazla çeşidi vardır ve hepsi ayrı bir şarj teknolojisine ihtiyaç duyar. Son yıllara kadar multi şarj özellikli cihazla olmadığı için her amaç için ayrı tür pil alıp her birine ayrı şarj cihazı taşımak anlamlı olmadığından çok fazla elektrik tüketip standart kullan at pillerle baş edilemeyen kablosuz iletişim (telsiz) teknolojisi hariç şarj edilebilir piller uzun zaman yaygınlaşamadı.

Şarj edilemeyen pillerin 10 dan fazla çeşidi var ancak günlük hayatta sadece 3 türle karşılaşırsınız. Primer lityum türevleri, alkalin ve çinko karbon piller. Diğerleri ya pahalı oldukları için, ya dayanıksız oldukları için ya da aynı fiyata ancak bir üstünlükleri olmadığı için üretimden kalktı veya normalde karşılaşmayacağınız kısıtlı kullanımları var. örneğin çinko klorür pilini 30 yıllık pil geçmişim içinde sadece 1994 yılında İngiltere’ de 1 defa gördüm. Alkalinin pahalı olduğu dönemde alkalinle yarışacak bir fiyatı vardı ve kolay akma yapıyordu. Piyasada kalamaması doğal. Benzer şekilde çinko hava pilleri de kapalı alanda kullanıma çok uygun değildir. Mesele radyonun iyi havalandırılması değildi. kapalı odalar için de uygun olmayan gaz salımı vardı.

Şarj edilebilir piller esas olarak nikel türevleri, lityum türevleri ve kurşun türevleri olarak sınıflandırılırlar ancak her biri kendi içinde çok daha fazla çeşide ayrılır. Her birinin amacı farklı farklıdır.

Piller esasen pozitif ve negatif kutbun oluşturulduğu iki ayrı bölme ve bunların arasındaki yarı geçirgen bir ayraç (separatör)den meydana gelir. Pozitif bölüm elektron geldikçe reaksiyonun devam edeceği şekilde yapılır. Negatif bölümse tersine elektron verirse reaksiyonun devam edeceği şekilde yapılır. Ancak elektron akışı ile reaksiyon başladığında her iki bölümde de normalin dışında elektrik yüklü atıklar meydana gelir ve bunlar ortamda kalmaya devam ederse reaksiyon devam edemez. Bunlar bir nevi atık olup ortamdan uzaklaştırılmaları gerekir. Şansımıza bir tarafın atığı öbür bölüm için atık olmayıp denge sağladığından aradaki yarı geçirgen ayırıcı bu atıkların karşılıklı geçişlerine izin vererek reaksiyonun dolayısıyla akımın devamlılığını sağlar.

Ancak küçük bir sorun vardır. Ayırıcı ne kadar geçirgense pil o kadar hızlı biter ve pil kullanılmadığında da reaksiyon olmaya devam ettiği için pilin bekleme ömrü kısalır. Tersine ayırıcı çok iyi izolasyon yapıyorsa bu sefer de pilin verebildiği anlık akım çok az olur ancak raf ömrü uzundur. Ortasını bulan kazanır.

Reaksiyonun hızlı olması ancak gazlarda ve sulu çözeltilerde mümkündür. Katılarda çok zordur. Sıvılarda da her zaman ideal olmaz. Gazların kullanımı çok zordur. Sıvılar da akar. Sulu çözeltiler için de bu durum geçerlidir ancak akışkanlığı çok azaltılmış sulu çözeltiler reaksiyona izin verirken akma riskleri de azdır. Bu nedenle bazı lityum türleri hariç hemen her pilde su bulunur. Bu nedenle pillerin çalışma sıcaklıkları vardır. Örneğin en iyi alkalin pil bile 10 derecenin altında gücünü yarı yarıya kaybeder

Deneysel bir pil türü ile pilin içinin temsili gösterimi. Çinko da bakır da metal olduklarından ikisi de elektron vermek ister ancak çinkonun elektron verme gücü daha fazla olduğu için bakır geçici olarak elektron alır. Çinko ve bakır sülfat çözeltileri bol oksijen içeren tuzlardır. Hem elektron akışını mümkün hale getirirler hem de gözenekli kaptan iki yana akarak pilin iç dengesini korurlar. Çinko zamanla aşınır ve pil biter. Sulu bir pildir ve taşınması zordur. Ayrıca pahalıdır ve raf ömrü çok kısadır. Bu yüzden ticari olarak bulunmaz. Sadece okullarda deneysel olarak pili anlatmak için kullanılır.

Yüzyıldır kullandığımız ilk kuru pil olan çinko klorür pili.  Hareketsizleştirilmiş amonyum klorür akışkanlığı azaltılmış sulu çözeltidir. Ancak kolay donduğu için düşük sıcaklıklarda üretim kapasitesi çok çok düşer. Pillerin kuru ve soğuk ortamlarda daha uzun dayanmasının nedeni budur. Normal buzdolaplarında nem bitmeyi sağladığı için soğuk da olsa uygun değildir.

uyarı:

Burada yazılanlar kişisel denemeler sonucu öğrenilen bilgilerdir ve bilgi paylaşımı amacıyla yazılırlar. Uygulama sırasında kendinize, çevrenize ve eşyalarınıza vereceğiniz zararlardan sorumluluk almam.

Devrim Tuncer