Pil Nasıl Çalışır? Piller Hakkında Merak Edilenler

Taşınabilir enerji depolama ürünlerinden biri olan ve güncelik hayatımızda pek çok cihazda yararlandığımız piller, çeşitlerine göre farklı gruplara ayrılır. Şarj edilerek yeniden kullanılabilen ve tek kullanımlık olarak iki gruba ayrılan piller ayrıca üretimlerinde kullanılan malzemelere ve sahip oldukları boyut ve şekillere göre de sınıflandırılır. 

Piller nasıl çalışır? Pil ne zaman icat edildi? Pillerin geri dönüşümü nasıl olmalıdır? gibi pek çok sorunun cevabını yazımızda bulabilirsiniz.

Pil Nedir?

Kimyasal enerjinin dönüştürülmesi ve elektrik enerjisi elde edilmesi mantığı ile çalışan ve sabit olmayan, enerji depolama ürünlerine pil adı verilir. Piller, primer yani tek kullanım imkânı sunanlar ve sekonder yani şarj edilerek birden fazla kez kullanılabilenler olarak iki ana gruba ayrılır.

Enerji tüketimi az olan çocuk oyuncakları ve el feneri gibi cihazlarda genellikle tek kullanımlık piller kullanılır. Ancak, fotoğraf makinesi ve kameralar gibi yüksek miktarda enerji tüketimi yapan teknolojik cihazları kullanırken şarj edilebilir piller daha sık tercih edilir. 

Pil Çeşitleri Nelerdir?

Şarj edilebilen ve şarj edilemeyen pil gruplarına ek olarak üretimde kullanılan malzemeye göre de pil sınıflandırılması yapılır. Örneğin, tek kullanımlık yani primer (birincil) pil grubunda çinko, manganez, karbon gümüş oksit, civa ve lityum içeren ürünler bulunur. Bu malzemeler kullanılarak çinko-karbon, lityum, alkalin vb. pil çeşitleri üretilir.

Şarj edilebilir piller olarak bilinen sekonder (ikincil) pil grubundaki pillerde ise kurşun, nikel, sodyum, demir ve lityum maddeleri ağırlıklı olarak kullanılır ve lityum-iyon, kurşun-asit, lityum-polimer, nikel-demir olarak isimlendirilen pil çeşitleri üretilir.

Bir diğer pil sınıflandırması yöntemi de pillerin boyutlarına bakılarak yapılmaktadır. Bu sınıflandırmada AA, AAA, düğme, C ve D gibi pil çeşitleri öne çıkar. AA ve AAA piller en yaygın kullanılan grup olarak nitelendirilebilir; kumanda gibi cihazları çalıştırmak amacıyla sıklıkla tercih edilirler.

Düğme piller genellikle hesap makinesi ve kol saati gibi cihazlarda kullanılır. C ve D olarak adlandırılan pil türleri ise AAA ve AA denen pil türlerine benzeyen ancak daha yüksek güce sahip çeşitlerdir.

Pil Nasıl ve Ne Zaman İcat Edilmiştir?

Pillerin tarihi 18. Yüzyılda İtalyan fizikçi ve biyolog Luigi Galvani tarafından yapılan hayvan deneylerine kadar dayanır. Galvani’nin deneyleri pilin icadının kapısını aralamıştır.

Fizikçi ve kimyager Alessandra Volta, Galvani’nin elde ettiği bulguları kullanarak deneyler yapmıştır. 

Galvani’nin aksine hayvanları değil, yalnızca nemli bez ve metal gibi malzemelerin iletkenliğinden yararlanarak yaptığı deneylerle pil üretmesini sağlayacak çalışmalara imzasını atmıştır.

İlk pil Volta tarafından geliştirilmiştir ancak İngiliz kimyacı ve fizikçi John Frederic Daniell 1800’lü yıllarda pil üretimini bir adım öteye taşımış ve pillerin kapı zili, telgraf ve telefon gibi cihazlara enerji sağlayacak parçalar haline gelmesini mümkün kılmıştır.

1900’lü yıllara gelindiğinde ise Amerikalı mucit Thomas Edison’ın yaptığı çalışmalar dikkat çekmeye başlamıştır. Demir-nikel pili geliştirdiğini ifade eden Edison dikkatleri üzerine çekmiştir.

1912 yılında kimyager Gilbert Newton Lewis, ilk lityum-iyon pili üretmiştir. Günümüzde de en sık kullanılan, güçlü ve dayanıklı olduğu düşünülen piller arasında lityum-iyon piller yer alır.

Pilin Yapısı ve Çalışma Mantığı

Farklı pil türleri farklı parçalar içerir. Fotoğraf makinesi ve telsiz telefon gibi cihazlarda kullanılan nikel ile üretilen pillerde conta, pozitif ve negatif uç ve elektrotlar, separatör ve ceket adı verilen parçalar bulunur. 

Cep telefonu bataryalarında kullanılan lityum-iyon pil türü de bu parçaları ve ek olarak gaz çıkarma ventilini barındırır. Lityum polimer pillerde ise negatif ve pozitif uç ve elektroklar bulunmaz.

Yalnızca lamine edilmiş film, lityum iletkenler ve grafit iletkenler bulunur. Bu pil türü de cep telefonlarında kullanılır.

Çinko içeren pillerde ise pozitif ve negatif unsurlar, conta, separatör, yapışkan sızdırmazlık folyosu ve membran yer alır. Bu pil türü de işitme cihazlarında sıklıkla kullanılır.

• Pil Üzerinde Yer Alan İşaretler ve Anlamları

Pillerin üzerinde birçok farklı işaret yer alır; bu işaretler, kullanım amaçlarına göre aşağıda listelenmiştir:

• Pilin türünü belirten işaretler (Li-Ion, Al-Mn, ve benzeri)
• Pilin kapasitesini gösteren işaretler (mAh)
• Pilin sahip olduğu kalite standartlarını gösteren kısaltmalar (REACH, RoHS)
• Pilin çalışma gerilimini, kaç Volt olduğunu gösteren işaretler (+ ve -)

Pilin Ömrü Nelere Bağlıdır? 

Tek kullanımlık, şarj edilemeyen pillerin belirli bir ömrü vardır. Kullanılan malzemeye, pilin kalitesine göre kullanım süresi değişiklik gösterir. Bu pil grubundaki ürünlerin süresine müdahale etmek mümkün değildir. 

Şarj edilebilir grupta yer alan pillerin ömrü ise kullanımdan doğrudan etkilenir. Yeniden kullanılabilen pillerin belirli bir yeniden çevrim, yani şarj etme ve boşaltma kapasitesi bulunur.

Tamamen şarj edilmese de edilmiş, tamamen boşalana kadar kullanılmasa da kullanılmış gibi düşünülerek kalan pil ömrü hesap edilebilir.

Pil Nasıl Üretilir?

Pil üretiminde birbirinden çok farklı maddeler kullanılabilir. Ancak hangi kimyasal maddeler tercih edilirse edilsin iletken parçaların yer alması gerekir. Katı veya sıvı formda bulunabilen bu kısım her pilde bulunan temel bir parçadır.

Negatif ve pozitif uçlar, separatör ve ceket gibi diğer parçaların da ihtiyaca göre bir araya getirilmesiyle piller üretilir.

Pil Nasıl Doldurulur ve Tekrar Dolu Durumda Çalışmaya Devam Eder?

Şarj edilebilen ve yeniden kullanılan piller defalarca hatta yüzlerce, binlerce kez tekrar doldurularak kullanılabilir. Pilleri şarj ederken temel prensip, ters yönde enerji verildiğinde tepkime vermesidir. Ters tepkime ile şarj edilen piller defalarca kullanılabilir.

Pilin Kullanım Alanları

Evlerde, hastanelerde, okullarda ve ofislerde birbirinden farklı cihazları çalıştırmak amacıyla piller kullanılır. Laptopların ve cep telefonlarının çalışması için şarj edilebilir piller kullanılır.

Bazı evlerde, okullarda ve iş yerlerinde hala bulunan telsiz telefon ve radyo gibi cihazlarda ise genellikle tek kullanımlık ancak güçlü alkalin piller tercih edilir.

Hastanelerde EKG cihazının hasta ile hareket edebilmesi için taşınabilirliği pil kullanımı sayesinde söz konusu olur. Bu cihazda genellikle şarj edilebilen lityum-iyon piller kullanılır.

Ayrıca elektrikli diş fırçalarından drone’lara, işitme cihazlarından kol saatlerine, kablosuz süpürgelerden mutfak tartılarına kadar hayatın her parçasında çok farklı amaçlara hizmet eden cihazların enerjisi piller ile sağlanır.

Günümüzde petrol kullanan arabalara temiz bir alternatif olarak sunulan elektrikli araçlar da şarj edilebilen lityum-iyon pilleri ile kullanılır.

Pil Kullanırken Dikkat Edilmesi Gereken 6 Unsur 

Pil kullanımında dikkat etmeniz gerekenleri aşağıda listeledik. Bu maddeleri göz önünde bulundurarak elektrik üretimine yarayan pillerin daha uzun ömürlü olması sağlayabilir, elektrik tasarrufuna katkıda bulunabilirsiniz.

• Pilleri kullanacağınız cihaza yerleştirmeden önce, pil yuvasının ve elektrik ileten temas noktalarının temizliğine dikkat edebilirsiniz.
• Şarjlı pilleri yalnızca kendi şarj aletleri ile doldurmanız gerekir; aksi takdirde şişme hatta patlama gibi tehlikeli durumlar yaşayabilirsiniz.
• Pillerin yeniden dolumu sırasında çok sıcak ya da çok soğuk bir ortamda bulunmamasına dikkat edebilirsiniz.
• Uzun süreler boyunca kullanmayacağınızı düşündüğünüz pilleri cihazdan çıkarabilir, kuru bir bez ile nazikçe sildikten sonra oda sıcaklığında ve bir paket ya da kutu içinde muhafaza edebilirsiniz.
• Ni-Cd ve Ni-MH pil türlerini ancak tamamen boşaldıklarında yeniden doldurmanız daha uzun ömürlü olmalarına yardımcı olur. 
• Lityum-iyon pillerin enerjisinin çok düşük seviyelere inmemesine dikkat etmeniz ve %50 seviyesindeyken şarj etmeniz önemlidir. 

Atık Pil Nedir?

Kullanım ömrünü tamamlamış, eğer şarjlı ise maksimum çevrim sayısına ulaşmış, tek kullanımlık ise içindeki enerjinin tamamı tüketilmiş olan pillere atık pil denir. Atık pillerin geri dönüştürülmesi çevreye zarar verilmemesi bakımından büyük önem teşkil eder.

Geri dönüştürülmeyen atık pillerden zararlı emisyonlar meydana gelebilir ya da toprak ve suya ağır metaller karışabilir. Bunların önüne geçmek için atık pil geri dönüşümüne önem verilmelidir.

Ayrıca, artık kullanılmayan piller geri dönüştürüldüğü takdirde içlerinde bulunan kıymetli maddeler yeniden kullanılabilir ve yeni pil üretiminde sektöre de ekonomik anlamda fayda sağlanabilir.

• Atık Pillerin Geri Dönüşümü Nasıl Yapabilirsiniz?

Piller, enerji üretiminde fosil yakıtların yerine kullanılabildiği için yenilenebilir enerjinin yükselişinde önemli rol oynamaktadır. Bu açıdan piller artık kullanılamayacak duruma geldiğinde uygun şekilde geri dönüştürülmelidir.

Kullanıcılar pillerini kendileri geri dönüştüremeyebilir, ancak atık pilleri evlerinde kapalı bir kutuda oda sıcaklığında biriktirebilir ve atık pil kutusuna atabilirler.

Siz de geri dönüşüm ile doğaya destek oluyorsanız, atık pillerinizle ilgili uyguladığınız yöntemleri bizimle yorumlarda paylaşabilirsiniz.