Pil Nedir ?

Bir pil nasıl çalışır?

Piller, pozitif ve negatif kutuplu kimyasal hücrelere sahiptir.

Bir pilin temel prensibi, belirli kimyasal maddelerin oksidasyon-redüksiyon ( redoks ) reaksiyonlarından oluşur ; bunlardan biri elektron kaybederken (oksitlenir), diğeri elektron kazanır (indirgenir), verilen ilk konfigürasyona geri dönebilir. gerekli koşullar: elektrik uygulanması (şarj) veya devrenin kapatılması (deşarj).

Piller , artı kutbu (anot) ve eksi kutbu (katot) olan kimyasal hücrelerin yanı sıra dışarıya elektrik akışını sağlayan elektrolitler içerir. Bu hücreler, pilin tipine bağlı olarak tersinir veya tersinmez bir süreçle kimyasal enerjiyi elektriğe dönüştürür ve pil tamamlandığında enerji alma kapasitesini tüketir . İki tür hücre vardır:

Pil türleri

Lityum piller daha iyi enerji yoğunluğuna ve daha iyi deşarj oranına sahiptir.

Üretimlerinde kullanılan elemanlara bağlı olarak birçok pil türü vardır, örneğin:

• Alkalin piller. Genellikle tek kullanımlık. Elektrolit olarak potasyum hidroksit (KOH) kullanırlar. Enerji üreten kimyasal reaksiyon çinko (Zn, anot) ve manganez dioksit (MnO 2 , katot) arasında gerçekleşir. Son derece kararlı pillerdir, ancak kısa ömürlüdürler.
• Kurşun asit piller. Araçlarda ve motosikletlerde yaygındır. Şarj edildiklerinde iki kurşun elektrotu olan şarj edilebilir piller dir : bir 

kurşun dioksit katodu (PbO 2 ) ve bir süngerimsi kurşun anot (Pb). Kullanılan elektrolit sulu çözelti içinde sülfürik asittir (H2S04 ) . Öte yandan, pil boşaldığında kurşun, metalik kurşun (Pb) üzerinde biriken kurşun sülfat (II) (PbSO 4 ) şeklindedir. Daha sonra, ilk şarj sırasında PbSO 4 , negatif plakalarda Pb'ye indirgenir ve PbO2 oluşur.pozitifler içinde. Bu süreçte kurşun oksitlenir ve aynı zamanda indirgenir. Öte yandan, deşarj sırasında PbO 2 , PbSO 4'e indirgenir ve Pb, PbSO 4 üretmek üzere oksitlenir . Bu iki işlem, PbS04 kristalleri kimyasal reaktiviteyi kaybedemeyecek kadar büyük olana kadar döngüsel olarak tekrarlanabilir . Bu, pilin sülfatlandığı ve yenisiyle değiştirilmesi gerektiği halk dilinde söylenen durumdur.

• nikel piller . Maliyeti çok düşük ancak performansı düşük, tarihte ilk üretilen lerden bazıları. Buna karşılık, aşağıdakiler gibi yeni pillere yol açtılar:
  • Nikel-demir (Ni-Fe). Nikel kaplı çelik levhalarla sarılmış ince borulardan oluşuyorlardı. Pozitif plakalarda nikel (III) hidroksit (Ni(OH) 3 ) ve negatif plakalarda demir (Fe) vardı. Kullanılan elektrolit potasyum hidroksittir (KOH). Süreleri çok uzun olmasına rağmen, düşük performansları ve yüksek maliyetleri nedeniyle üretimi durdurulmuştur.
  • Nikel-kadmiyum (Ni-Cd). Bir kadmiyum (Cd) anot ve bir nikel (III) hidroksit (Ni(OH) 3 ) katottan ve elektrolit olarak potasyum hidroksitten (KOH) oluşurlar. Bu akümülatörler mükemmel bir şekilde yeniden şarj edilebilir, ancak düşük enerji yoğunluğuna sahiptir (ancak 50Wh/kg). Ek olarak, kadmiyum çok kirletici olduğundan, yüksek hafıza etkisi (eksik şarj yaptığımızda pil kapasitesinin azalması) nedeniyle giderek daha az kullanılırlar.
    
  • Nikel-hidrit (Ni-MH). Anot için nikel oksihidroksit (NiOOH) ve katot olarak bir metal hidrit alaşımı kullanırlar. Ni-Cd pillere göre daha yüksek şarj kapasitesine ve daha az hafıza etkisine sahiptirler ve ayrıca Cd içermedikleri için (çok kirletici ve tehlikeli) çevreyi etkilemezler . Mükemmel şekilde şarj edilebilir oldukları için elektrikli araçlarda kullanılmaya öncülük ettiler.
• Lityum iyon piller (Li-ION). Elektrolit olarak bir lityum tuzu kullanırlar. Cep telefonları ve diğer taşınabilir cihazlar gibi küçük elektronik cihazlarda en çok kullanılan pillerdir . Çok hafif olmalarına, küçük boyutlara ve iyi performansa sahip olmalarına, ancak maksimum üç yıllık ömürlerine sahip olmalarına ek olarak, muazzam enerji yoğunlukları ile öne çıkıyorlar. Sahip oldukları bir diğer avantaj, düşük hafıza etkisidir. Ayrıca aşırı ısındıklarında elemanları yanıcı olduğu için patlayabilirler ve güvenlik elemanlarının da dahil edilmesi gerektiğinden üretim maliyetleri yüksektir.
• Lityum polimer piller (LiPo). Sıradan lityum pillerin bir çeşididirler, daha iyi bir enerji yoğunluğuna ve daha iyi bir boşalma hızına sahiptirler, ancak şarjlarını %30'un altında kaybederlerse kullanılamaz olma dezavantajına sahiptirler, bu nedenle tamamen boşalmalarına izin vermemek önemlidir. Ayrıca aşırı ısınabilir ve patlayabilirler, bu nedenle pile bakmak için asla çok beklememek veya her zaman yanıcı maddelerden uzak, güvenli bir yerde tutmak çok önemlidir.