En yaygın kullandığımız araçlardan biri Pil… Uzaktan kumandalarımızda, cep telefonlarımızda, saatlerimizde, her yerde…
Taşınabilir enerji kaynağına ihtiyacımız piller tarafından giderilebiliyor. Piller, elektrik enerjisinin kimyasal olarak depolanmasını sağlıyor aslında. Ceplerimizde onu taşıyoruz ya da kollarımızda bir aksesuar içinde… Piller bizim vazgeçilmezimiz artık!
Önce modern pilin icadına bakalım hadi. Benjamin Franklin “pil” terimini ilk olarak sahip olduğu bir grup kondansatörü tanımlamak için 1749 yılında kullanıyor. Daha sonra 1780’lerde İtalyan bilim insanı Luigi Galvani, kancaya asılmış ölmüş bir kurbağa üzerinde deney yaparken elinde tuttuğu demir neşterle kurbağanın bacağına dokunduğunda kurbağa bacağının hareket ettiğini fark ediyor. Kurbağa bacağındaki sinirleri kestikçe bacağın kasılmalar yaptığına şahit olunca canlıları oluşturan hücreler elektrik içermekte diyor ve buna “hayvansal elektrik teorisi” adını veriyor. Ama sonra Alessandro Volta bu kasılmalara iki farklı metalin yol açtığını ve hücrelerde bulunan sıvıdan kaynaklı olduğunu anlıyor.
Volta, daha sonra bir düzine farklı metalle deney yapıyor. 1791’deki bu deneyleri 1800’de ilk modern pilin yaratılmasına neden oluyor. Adına da voltaik kazık ya da voltaik yığın adını veriyor…
İlk pil bakır ve çinko plakalardan oluşuyordu. Pil en basit haliyle üç bileşenden oluşur. Üzerinde eksi(-) yazan yani anot ucumuz, üzerinde artı(+) yazan yani katot ucumuz. Ve çoğunlukla tuzlu çözelti sıvılardan oluşan elektrolitimiz.
Mesela çinko anottur. Grafit ise katot. Ve amonyum klörür çözeltisi ise kimyasal reaksiyon nedeniyle elektrolit görevi görür. Anot elektrolit ve katottan oluşan pilimizde, anot olan çinko oksitlenir yani fazla elektron oluşturur. Bu yüzden bu duruma oksidasyon adı verilir. Ve katottaki elektronlarla yer değiştirmek ister. Aradaki elektrolit işte anottan katota doğru gitmelerini engeller. Ama eğer siz anotla katotu birbirine bağlarsanız bu sefer aralarında alışveriş başlar. Anottan katota doğru bu akış yoluna eğer herhangi bir şey yerleştirirseniz ona güç sağlar.Mesela bir led ampul!
Bu elektro kimyasal süreç anot ve katottaki kimyasal yapıyı değiştirir. Yani sonuçta bir denge durumu oluşur. Ve sonunda elektron sağlamayı bırakırlar ve pil ölür.
Alessandro Volta bu buluşuyla büyük bir ilke imza atıyor ve şu an bu yüzden standart elektrik potansiyeline volt diyoruz.
Aslında en iyi pil bile bir gün bitebiliyor. Ölene kadar kapasitesini yavaş yavaş kaybediyor…
Pilin mantığı gayet basit aslında değil mi? Kendi pilimizi bile yapabiliriz aslında. Bir limon ve çinko kaplı vidamızı limona batırarak ve bir bozuk para yardımı ile pilimizi oluşturabiliriz. Burada limon içindeki asitle reaksiyona girecek olan anot ucumuz yani vidamızdır. Para ise bizim katotumuzdur. Anot ve katot arasındaki potansiyel farkı ölçtüğümüzde bir değer gösterecektir. Biraz daha geliştirip dört limonu seri olarak bağlayarak potansiyelimizi daha da arttırabiliriz! Ve bu sayede bir ledi aydınlatabiliriz.
Aslında bizim burada bahsettiğimiz pile, elektrokimyasal pil deniyor. Başka pil çeşitleri de var.
Mesela;
-Isı enerjisini elektrik enerjisine çevirenlere termopil,
-Güneş enerjisini elektrik enerjisine çevirenlere güneş pili,
-Nükleer enerjiyi elektrik enerjisine çevirenlere atom pili,
-Işık enerjisini elektrik enerjisine çevirenlere fotopil.
Şarj edilemeyen piller olduğu gibi şarj edilebilir pillerde mevcut.
Şarj edilemeyen piller;
(çinko-karbon, alkali-mangan, civa-oksit, gümüş-oksit, çinko-hava, lityum mangandioksit)
Şarj edilebilir piller ise;
(nikel-kadmiyum, nikel-metal hidrid, lityum-polimer, lityum-iyon)
Bu lityum iyon pillerini nerden biliyoruz peki? Hepimizin kullandığı bilgisayarlar ve cep telefonlarından tabi! Şu anda neredeyse her bilgisayarda ve cep telefonunda lityum iyon piller kullanılmaktadır. Ama onlar da biliyorsunuz bir gün ölmektedir…
Bu arada ek bilgi: 2019 yılında Nobel Kimya Ödülü, lityum iyon piller üzerine verildi. John Goodenough, Stanley Whittingham ve Akira Yoshino. 3’ü Nobel’i paylaştılar!
John Goodenough ilk pili yapan kişi olduğundan, Stanley Whittingham pillerden 2 katı daha fazla verim almamıza yol açtığı için, Akira Yoshino ise saf lityuma gerek duymadan sadece lityum iyonlarıyla pilleri kullanmamızı sağladığı için…
Pil atıklarının doğaya bir hayli zarar verdiğini unutmayalım… Özellikle civa, kurşun, nikel gibi doğaya ve bizlere zararlı kimyasal barındırmaktadırlar. Geri dönüşüme dikkat etmeliyiz ve pillerle enerji sağlarken doğamızı da unutmamalıyız…
Pil Nedir Videomuz Aşağıda!
