İçeriğe atla

Alkalin pil

Alkalin pil, çinko ve manganez dioksit (Zn / MnO2) arasındaki reaksiyona bağlı olarak birincil pil türüdür.[1]

Başka tür alkalin piller, özel olarak tasarlanmış hücrelerin tekrar kullanılmasına olanak tanıyan ikincil şarj edilebilir alkalin pillerdir.

Leclanché veya çinko klorür türlerinin çinko-karbon pilleri ile karşılaştırıldığında, alkalin piller aynı gerilimle daha yüksek bir enerji yoğunluğuna ve daha uzun bir raf ömrüne sahiptir.[2]

Alkalin pil, çinko-karbon pillerin asitli amonyum klorürü veya çinko klorür elektroliti yerine, potasyum hidroksitin alkalin bir elektrolitine sahip olduğu için adını alır. Diğer pil sistemleri de alkalin elektrolitleri kullanır, ancak elektrotlar için farklı aktif maddeler kullanırlar.[3]

Alkalin piller; ABD'de üretilen pillerin %80'ini, dünya çapında 10 milyarın üzerinde üretilen tek tek üniteyi oluşturmaktadır. Japonya'da alkalin piller tüm birincil pil satışlarının %46'sını oluşturuyor. İsviçre'de alkalin piller %68, İngiltere'de %60 ve AB'de ikincil ürünler de dahil olmak üzere tüm pil satışlarının %47'sini oluşturmaktadır.[4]

Alkalin piller MP3 çalarlar, CD çalarlar, dijital kameralar, çağrı cihazları, oyuncaklar, ışıklar ve radyolar gibi birçok ev eşyasında kullanılır.

Tarihi

Asitten (alkali değil) alkali olan piller ilk olarak 1899'da Waldemar Jungner tarafından geliştirildi ve 1901'de Thomas Edison tarafından bağımsız olarak çalıştı. Çinko / manganez dioksit kimyasını kullanan modern alkalin pil, 1950'lerde Kanadalı mühendis Lewis Urry tarafından icat edildi.[5] Cleveland, OH'deki Union Carbide'ın Eveready Pil bölümü için çalışırken Edison'un daha önceki çalışması üzerine kuruldu. 9 Ekim 1957'de Urry, Karl Kordesch ve P.A. Marsal, alkalin pil için ABD patenti (2.960.558) yayınladı. 1960'ta verildi ve Union Carbide Corporation'a atandı.

1960'ların sonunda piyasaya sürüldüğünde; alkalin piller, çinko anottaki yan reaksiyonları kontrol etmek için az miktarda toksik cıva amalgamı içeriyordu. Cıva içeriği kanunla azaltılır ve malzemelerin saflık ve tutarlılık düzeyinde iyileşmeler ile üreticiler modern hücrelerdeki cıva içeriğini azalttı.[6]

Kimyası

Alkali bir pilde, negatif elektrot çinko, pozitif elektrot ise manganez dioksittir. Potasyum hidroksitin alkalin elektroliti reaksiyonun bir parçası değildir, sadece çinko ve mangan dioksit deşarj sırasında tüketilir. Potasyum hidroksitin alkali elektroliti kalır, zira eşit miktarlarda OH tüketilir.[7]

Yarı reaksiyonlar şunlardır:

Zn (katı) + 2OH- (sulu) → ZnO (s) + H2O (l) +2e- [Eoxidation° = +1.28 V]

2MnO2 (katı) + H2O (sıvı) +2e-→ Mn203 (katı) +2OH- (sulu) [İndirgeme ° = +0.15 V]

Genel reaksiyon:

Zn (katı) + 2MnO2 (katı) ⇌ ZnO (katı) + Mn203 (katı) [e ° = +1.43 V]

Kapasite

Çeşitli boyutlarda düğme ve madeni para büyüklüğündeki piller. Bazıları alkali, bazıları ise gümüş oksittir. Boyut karşılaştırması olarak iki adet 9 V pil eklenmiştir. Gövde kod işaretlerini görmek için resmi büyütünüz.

Pilin voltajı kullanım sırasında sürekli azalır, dolayısıyla toplam kullanılabilir kapasite uygulamanın kesme voltajına bağlıdır. Bir alkalin pilin kapasitesi eşit büyüklükte bir Leclanché hücresinden veya çinko klorür hücresinden daha büyüktür, çünkü manganez dioksit daha saf ve daha yoğundur ve elektrotlar gibi iç bileşenlerin aldığı alan daha azdır. Bir alkalin pil üç ila beş kat kapasite sağlayabilir.

Alkalin pilin kapasitesi büyük ölçüde yüke bağlıdır. AA boyutlu alkalin pil, az güç tüketiminde 3000 mAh etkin kapasitesinde olabilir ancak dijital kameraların genellikle 1 amperlik yükünde kapasite 700 mAh'e kadar düşebilir.[8]

Leclanché pillerinden farklı olarak, alkalin pil, aralıklı veya sürekli hafif yüklerde yaklaşık olarak aynı kapasiteyi sağlar. Ağır bir yükte aralıklı deşarj ile karşılaştırıldığında sürekli deşarjda kapasite azalır, ancak azalma Leclanché pillerinden daha düşüktür.

Yeni alkalin hücrenin üreticinin standartlarına göre nominal gerilimi 1,5 V'dir. Bununla birlikte, boşaltılmamış bir alkalin pilin etkin sıfır yük voltajı, kullanılan manganez dioksitin saflığına ve kullanılan saf metalin pürüzüne bağlı olarak 1.50 V ila 1.65 V arasında değişir. Yük altındaki ortalama voltaj deşarj seviyesine ve çekilen akımın miktarına bağlı olarak 1.1 V ila 1.3 V arasında değişir. Tamamen boşalmış olan hücrenin gerilim 0.8 V ila 1.0 V aralığında hâlâ geride kalır.

Voltaj

Taze bir alkalin pilin üretici standartlarına göre belirlenen nominal voltajı 1,5 V'dur. Yeni alkalin pilin gerçek sıfır yük voltajı, kullanılan manganez dioksitin saflığına ve elektrolitteki çinko oksit içeriğine bağlı olarak 1,50 ila 1,65 V arasında değişir. Yüke iletilen voltaj, çekilen akım arttıkça ve pil boşaldıkça azalır. Gerilim yaklaşık 0,9 V'a düştüğünde pilin tamamen boşaldığı kabul edilir.[9] Seri olarak bağlanan piller, her bir pilin voltajlarının toplamına eşit voltaj üretir (örneğin üç pil yeniyken yaklaşık 4.5 V üretir).

Sıfır yükte ve 330 mW yükte AA pil voltajı ve kapasite karşılaştırması[10]
Kapasite 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Sıfır-yük 1.591.441.381.341.321.301.281.261.231.201.10
330 mW1.491.351.271.201.161.121.101.081.040.980.62

Akım

Bir alkalin pilin verebileceği elektrik akım miktarı kabaca pilin fiziksel boyutuyla orantılıdır. Bu, pilin iç yüzey alanı arttıkça iç direncin azalmasının sonucudur. Temel kural, AA alkalin pilin önemli bir ısınma olmadan 700 mA verebilmesidir. C ve D pilleri gibi daha büyük piller daha çok akım verebilir. Güçlü taşınabilir ses ekipmanı gibi birkaç amper akım gerektiren uygulamalar, artan yükü kaldırabilmek için D boyutlu pillere gerek duyar.

Karşılaştırıldığında, Lityum-iyon ve Ni-MH piller standart AA boyutunda 2 amper akımı kolaylıkla verebilir.[11]

Yapısı

Alkalin piller çinko-karbon pilleri ile değiştirilebilen standart silindir biçiminde ve düğme biçiminde üretilmektedir. El fenerleri ve 9 volt transistör-radyo batarya ile birlikte satılanlar gibi birkaç bireysel hücre, gerçek bir "pil" oluşturmak üzere birbirine bağlanabilir.

Silindirik bir hücre, katot bağlantısı olan çizilmiş bir paslanmaz çelik kutu içinde bulunur. Pozitif elektrot karışımı, artan iletkenlik için eklenen karbon tozu ile manganez dioksitten oluşan sıkıştırılmış bir macundur. Macun kutuya bastırılabilir veya önceden kalıplanmış halkalar şeklinde depolanabilir. Katodun içi boş merkezi, elektrot malzemelerinin temasını ve hücrenin kısa devresini önleyen bir ayırıcı ile kaplanmıştır. Ayırıcı dokumasız bir selüloz katından veya sentetik bir polimerden yapılır. Ayırıcı, iyonları iletmeli ve yüksek alkali elektrolit çözeltisinde kararlı kalmalıdır.

Negatif elektrot, potasyum hidroksit elektroliti içeren bir jel içinde bir çinko tozu dağılımından oluşur. Çinko tozu, metal kutuya kıyasla, kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesi için daha fazla yüzey alanı sağlar. Bu, hücrenin dahili direncini düşürür. Ömrünün sonunda hücrenin gazlanmasını önlemek için, tüm çinko ile reaksiyona girmek için gerekli olandan daha fazla manganez dioksit kullanılır. Ayrıca, sızdırmazlığı artırmak için genellikle plastikten yapılmış conta eklenmiştir.

Alüminyum folyo, batarya imalatının son işlemi olarak, bir dekorasyon olarak sarılır ve bataryanın koruma özelliğini geliştirir.

AAA, AA, C, alt C ve D boyut hücrelerini tanımlarken, negatif elektrot düz uca, pozitif terminal ise yükseltilmiş düğme ile son bulur. Bu genellikle düğme hücrelerinde tersine döner, düz uçlu silindirik kutu pozitif terminal olur.

Kaynakça

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 12 Mart 2006 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Mart 2006. 
  2. ^ "Arşivlenmiş kopya". 16 Nisan 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Nisan 2017. 
  3. ^ "Arşivlenmiş kopya". 20 Mayıs 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Nisan 2017. 
  4. ^ "Arşivlenmiş kopya". 8 Ekim 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Nisan 2017. 
  5. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 7 Ekim 2011 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ekim 2011. 
  6. ^ "Arşivlenmiş kopya". 6 Aralık 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Aralık 2010. 
  7. ^ "Arşivlenmiş kopya". 29 Kasım 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Nisan 2017. 
  8. ^ "... the capacity of a battery generally decreases with increasing discharge current." Şablon:Harvc
  9. ^ Şablon:Harvc
  10. ^ SK Loo and Keith Keller (Aug 2004). "Single-cell Battery Discharge Characteristics Using the TPS61070 Boost Converter" (PDF). Texas Instruments. 30 Mart 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 27 Ocak 2024. 
  11. ^ "Discharge tests of Alkaline AA batteries 100mA to 2A". 9 Kasım 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 27 Ocak 2024. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Lityum iyon pil</span> şarj edilebilir pil türü

Bir lityum-iyon veya Li-iyon pil, enerji depolamak için lityum iyonlarının tersine çevrilebilir indirgemesini kullanan şarj edilebilir pil türüdür. Geleneksel lityum iyon pilinin anodu genelde karbon'dan yapılan grafit'tir. Katot genellikle metal oksit'tir. Elektrolit genelde bir organik çözücü içindeki lityum tuz'udur.

Elektrokimya, kimya biliminin bir alt dalı olup elektronik bir iletken ile iyonik bir iletken (elektrolit) arayüzeyinde gerçekleşen reaksiyonları inceler. Elektrokimyada amaç kimyasal enerji ve elektrik enerjisi arasındaki değişimi incelemektir.

Alüminyum-hava pilleri, havadaki oksijenin alüminyum ile reaksiyonundan elektrik üretir. Tüm piller arasında en yüksek enerji yoğunluklarından birine sahiptirler, ancak yüksek anot maliyeti ve geleneksel elektrolitler kullanılırken çıkan yan ürün sorunları nedeniyle yaygın olarak kullanılmazlar. Bu durum, kullanımlarını esas olarak askeri uygulamalarla sınırlamıştır. Bununla birlikte, alüminyum pillere sahip bir elektrikli araç, bir lityum iyon pilin menzilinin sekiz katına kadar potansiyele sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Pil tarihi</span>

Yaklaşık 19.yüzyılın sonlarında, elektrikli jeneratörlerin ve elektrikli güç kaynaklarının geliştirilmesinden önce ana elektrik kaynağını piller sağlamaktaydı. Batarya teknolojisinde art arda gelen yenilikler, ilk bilimsel çalışmalardan tutun da, telgraf ve telefonların yükselişini ve nihayet portatif bilgisayarları, cep telefonların, elektrikli arabaları ve diğer birçok elektrikli aletler de dahil elektrik alanındaki başlıca gelişmeleri kolaylaştırmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Süper kapasitör</span> Elektronik

Bir süper kapasitör (SC), bazen ultracapacitor, olarak bilinir ve yüksek kapasiteli bir elektrokimyakapasitorü ile kapasitans değerleri 10.000’de = 1.2 volt köprü boşluğu arasında elektrolitik kapasitörler ve piller ile şarj edilebilir. Onlar genellikle birim hacim başına 10 ila 100 kat daha fazla enerji veya elektrolitik kapasitörler daha kütle mağaza, kabul ve şarj çok daha hızlı pil vermekle kalmaz ve çok daha fazla şarj ve şarj edilebilir pillere göre daha fazla yükleme ve boşaltma yapabilir. Ancak belirli şartlar altında geleneksel pillere göre 10 kat daha büyüktür.

<span class="mw-page-title-main">AA pil</span>

AA pil aynı zamanda çift A veya Mignon pil denilen standart boyutlu tek hücreli silindirik kuru bir pil. IEC 60086 sistemi R6 boyutu ve ANSIC18 15 boyutunu çağırıyor. Oysa resmi olarak belgelenmiş Birleşik Krallık'ta HP7 olarak biliniyor, ancak "çift A batarya" olarak biliniyor. Türkiye'de sıklıkla "kalem pil" olarak anılır.

<span class="mw-page-title-main">Dokuz voltluk pil</span>

Dokuz voltluk pil (9V) En yaygın biçimi, erken transistörlü radyolar için tanıtıldı. Yuvarlak kenarlı dikdörtgen prizma şekli ve üst kısmında kutuplanmış bir ankraj konektörü vardır. Bu tip Walkie-talkie telsiz konuşmaları, saatler ve duman dedektöründe yaygın olarak kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Düğme pil</span>

Düğme pil veya saat pili, küçük çaplı tek hücreli bir pil olup çapı 5mm ila 25mm, giysinin üzerinde bir düğme gibi 1mm ila 6mm yüksekliğinde bir çöp silindiri şeklindedir. Bir metal, hücrenin alt gövdesini ve pozitif terminalini oluşturabilir. Yalıtımlı üst kapak negatif terminaldir.

<span class="mw-page-title-main">Cıva pil</span>

Cıva pil şarj edilemeyen bir elektrokimyasal pil, birincil bir pildir. Cıva pilleri, alkalin bir elektrolit içinde merkürik oksit ile çinko elektrotları arasında bir reaksiyon kullanır. Deşarj sırasındaki voltaj 1.35 Volt'ta pratik olarak sabit kalır ve kapasitesi benzer şekilde boyutlandırılmış çinko karbon pilinden daha fazladır. Cıva pilleri saatler, işitme cihazları, kameralar ve hesap makineleri için düğme pilleri biçiminde ve diğer uygulamalar için daha büyük formlarda kullanıldı.

<span class="mw-page-title-main">Çinko-karbon pil</span>

Çinko-karbon pil uygun bir elektrolit aracılı çinko ve manganez dioksit arasındaki elektrokimyasal tepkimelerden bir çinko metal elektrodu ile bir karbon çubuk arasında 1,5 volt potansiyel sağlayan kuru bir pildir. Genellikle uygun bir şekilde negatif potansiyele sahip anot görevi gören bir çinko kutu içinde, buna karşın atıl karbon çubuğu pozitif katotta paketlenir. Genel amaçlı piller muhtemelen bazı çinko klorür çözeltisi ile karıştırılmış amonyum klorür sulu bir macunu elektrolit olarak kullanılabilir. Ağır iş tiplerinde öncelikle çinko klorürden oluşan bir macun kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Şarj edilebilir alkalin pil</span>

Şarj edilebilir alkalin pil, tekrarlanan kullanım için şarj edebilen bir alkalin pil türüdür. Birinci nesil yeniden şarj edilebilir alkalin teknolojisi, Battery Technologies Inc tarafından Kanada'da geliştirildi ve Pure Energy, EnviroCell, Rayovac ve Grandcell'e lisanslandı. Ardından gelen teknoloji ve patent gelişmeleri tanıtıldı. Biçimler arasında AAA, AA, C, D ve anında açılmış dokuz voltluk piller yer alıyor.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-metal hidrür pil</span>

Nikel-metal hidrür pil şarj edilebilir bir pil (Akümülatör) türüdür. Pozitif elektrottaki kimyasal reaksiyon hem nikel-kadmiyum piline (NiCd) benzer, hem de nikel oksit hidroksit (NiOOH) kullanılır. Bununla birlikte, negatif elektrotlar kadmiyum yerine bir hidrojen emici alaşım kullanmaktadır. Bir NiMH pil, eşdeğer boyutta bir NiCd kapasitesinin iki ila üç katı olabilir ve enerji yoğunluğu bir lityum iyon pilinkine yaklaşabilir.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-kadmiyum pil</span>

Nikel-kadmiyum pil elektrot olarak nikel oksit hidroksit ve metalik kadmiyum kullanan bir şarj edilebilir pil türüdür. NiCd kısaltması, nikel (Ni) ve kadmiyum (Cd) kimyasal sembollerinden türemiştir: NiCad kısaltması, SAFT Corporation'ın tescilli bir ticari markasıdır, ancak bu marka adı tüm Ni-Cd pillerini tanımlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-çinko pil</span> NiMH pillerine benzer bir şarj edilebilir pil türü

Nikel-çinko pil, NiMH pillerine benzer bir şarj edilebilir pil türüdür, ancak daha yüksek voltaj 1.6 V'dir. Büyük nikel-çinko pil sistemleri 100 yılı aşkın bir süredir bilinmektedir. 2000'den beri, stabilize edilmiş bir çinko elektrod sisteminin geliştirilmesi, bu teknolojiyi piyasada bulunan diğer şarj edilebilir pil sistemleri ile uygulanabilir ve rekabetçi hale getirmiştir. Diğer bazı teknolojilerin aksine, üfleme şarjı önerilmez.

<span class="mw-page-title-main">Nikel oksihidroksit pil</span>

Nikel oksihidroksit pil birincil hücre türüdür. Şarj edilebilir değildir ve tek kullanımdan sonra atılması gerekir. NiOx piller, dijital fotoğraf makinesi gibi yüksek düzeyde boşaltılmış uygulamalarda kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Nikel-hidrojen pil</span>

Nikel-hidrojen pil Nikel ve hidrojene dayanan şarj edilebilir bir elektrokimyasal güç kaynağıdır. Bir nikel-metal hidrit pilinden (NIMH), 1200 psi basınca kadar basınçlı bir hücrede depolanan, gaz halindeki hidrojen kullanılarak farklıdır. Nickel-hidrojen pil, 25 Şubat 1971 tarihinde Alexandr Ilich Kloss ve Boris Ioselevich Tsenter tarafından Amerika Birleşik Devletleri'nde patentlendi.

<span class="mw-page-title-main">Edison–Lalande pili</span>

Edison–Lalande pili Thomas Edison tarafından Felix Lalande ve Georges Chaperon tarafından daha önceki bir tasarımda geliştirilen bir çeşit alkalin pili idi. Bir potasyum hidroksit solüsyonunda bakır oksit ve çinkodan oluşan tabaklardan oluşuyordu. Hücre voltajı düşük idi, ancak iç direnç de düşük olduğundan bu hücreler büyük akımlar verebiliyordu.

<span class="mw-page-title-main">Gümüş oksit pil</span>

Gümüş oksit pil ağırlık oranı açısından çok yüksek bir enerjiye sahip olan bir primer hücredir. Düğme hücreler olarak küçük boyutlarda ya da gümüş oksit kimyasının üstün performansının maliyet unsurlarından daha fazla olduğu geniş özel tasarımlı pillerde mevcuttur. Bu daha büyük hücreler çoğunlukla askeri uygulamalar, örneğin MK-37 Torpido ya da alfa sınıfı denizaltılarda bulunur.

Kuru pil taşınabilir elektrikli cihazlar için yaygın olarak kullanılan bir pil türüdür. 1886'da Alman bilim insanı Carl Gassner tarafından geliştirildi.

<span class="mw-page-title-main">Akış pili</span> Akış Bataryası

Akış pili veya redoks akış pili, bir zarın iki tarafında sistemden pompalanan sıvılarda çözünmüş iki kimyasal bileşen tarafından kimyasal enerjinin sağlandığı bir tür elektrokimyasal hücredir. Hücre içindeki iyon transferi, her iki sıvı da kendi ilgili alanlarında dolaşırken zar üzerinden gerçekleşir. Hücre voltajı kimyasal olarak Nernst denklemi ile belirlenir ve pratik uygulamalarda 1,0 ila 2,43 volt arasında değişir. Enerji kapasitesi elektrolit hacminin, güç elektrotların yüzey alanının bir fonksiyonudur.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.