Pil Nasıl Çalışır?

Ön Bilgi
Mucit    : Alessandra VOLTA
Yıl        : 1794
İlk İsim : VOLTA Pili

Pilin bulunuşu diğer çoğu icatta olduğu gibi, önce tesadüf sonrada bu tesadüfün arkasından gelen sorular sonucu olmuştur. Tarihi hikayesini bir kenara bırakarak, pillerin nasıl çalıştığına bakalım.

Pil Bölümleri

Bildiğiniz gibi elektrik akımı; elektronların hareketinden doğmaktadır. Elektrik enerjisi bu elektronların farklı yöntemlerle hareket ettirilmesinden doğar. Pilin çalışma prensibi ise kimyasal reaksiyonunun elektrik enerjisine çevrilmesine dayanır. VOLTA pili olarak adlandırılan ilk piller; Bakır para, Tuzlu suya batırılmış karton ve çinko katmanlarından oluşmaktaydı. Bakır para ve çinko aradaki tuzlu su (asidik özellik gösteriyordu) sebebiyle kimyasal bir reaksiyona giriyor ve sonucunda elektrik akımı oluşuyordu.

Günümüz pilleride bu temel prensipten yola çıkılarak geliştirilmişlerdir. Piller 3 bölümden oluşurlar

• Negatif Elektrot (- uç)
• Pozitif Elektrot (+ uç)
• Elektrolit (Sıvı ya da kuru (toz çinko))

Pil içindeki hareket nasıldır?

Şimdi pilin içinde neler olduğuna bakalım. Pilin içinde 2 uçta bulunan metaller temas halinde bulundukları elektrolit ile girdikleri kimyasal reaksiyona farklı tepki verirler. Pilin iki ucu arasında potansiyel bir fark oluşur. Bir tarafta elektron fazlalığı oluşurken (- uç) diğer tarafta pozitif iyon fazlalığı (+ uç) meydana gelir. Elektronlar bu dengesizliği düzenleyebilmek için bir uçtan diğer uca hareket etmek isteyeceklerdir. Ancak; pilin içinden bu akışı gerçekleştirmeleri mümkün değildir.  Dolayısı ile bu iki uç dışarıdan birleştirildiğinde, elektronlar negatif yüklü uçtan pozitif yüklü uca  akacaklar ve elektrik enerjisini meydana getireceklerdir.

Bakır gibi metaller, kimyasal reaksiyona girdiklerinde kendilerini dengelemek için elektron kaybederler. Çinko gibi metaller ise ters reaksiyon gösterip elekton çekerler.

Yukarıdaki animasyonda da görüldüğü gibi, devre anahtarı kapatıldığında, pilin iç kısmındaki metal elektronlarını serbest bırakarak kendini kararlı bir hale getirir. Aynı şekilde pilin dış tarafındaki metalde elektron çekerek kendisini dengeye getirir. Ancak iki uç arasında potansiyel bir fark oluşmuştur. Lamba üzerinden elektron akışı ile ( + uç – ucu çeker) bu potansiyel fark dengelenir. Bu akış ömür boyu süremez, kimsyasal reaksiyon + uç ve – uç elektron değişimini bitirdiklerinde arada potansiyel fark kalmayacağından pilin enerji üretmesi mümkün olmayacaktır. Pil bitti dediğimiz durumda bu aşamada ortaya çıkar.

Şarjlı Piller Nasıl Çalışır ?

Şarjlı pillerin deşarj yapısı aynı yukarıdaki gibidir. İç yapılarında kullanılan özel metal ve elektrolit karışımı diğer pillere göre farklılık gösterir. Bu sayede, piller şarj edilirken yukarıdaki hareketin tersini yapmaya zorlanırlar. Şarj olan pil tekrar kullanılabilir.