Elektrokimya Pil

Pil
Bir pil,doğru akım veya sabit voltaj üretebilen bir veya birden fazla elektrokimyasal hücre içerebilen sistemdirElektrokimya kuralları ,elektrokimyasal hücrelerdeki gibi pillerde de geçerlidirHücreler ile arasındaki farklılık,pillerin tuz köprüsü gibi yardımcı öğelere ihtiyacının olmamasıdır
Kuru pil




Çinko karbon pil şeması


Kuru pillerde sıvı elektrolit bulunmaz Bunun yerine nemli bir elektrolit pasta içerirler Leclanche pilleri buna iyi bir örnektir Bu tür hücrelerde anot, ince bir mangan dioksit tabakası ile çevrili bir bakır barındırıcıdır Mangan dioksit tabakası ile beraber bakırı çevreleyen amonyum klorür, çinko klorür ve nişasta karışımı da bulunur Bu karışım pilin sabit durmasını ve sızıntı yapmamasını sağlar Katot genellikle ortada yer alan, karbon bir çubuğun elektrolit çözeltisine daldırılmasıyla oluşan kısımdır
Leclanche yarı reaksiyonları aşağıdaki gibi birleştirmiştir:



:

Çinko-karbon pillerinden genellikle 15 V civarında bir voltaj elde edilir
Cıvalı pil
Civalı piller , tıpta ve elektronikte bir çok uygulama alanı bulurlar Pil, çelikten yapılmış silindir şeklinde katot görevi gören bir barındırıcı içerir Anot bölümü de civa ve çinko amalgamından oluşan, etrafı alkali bir elektrolit, çinko oksit pastası ve civa(II) oksit karışımından oluşan bir madde ile sarılmıştır
Civa pili yarı raksiyonları aşağıda gösterilmiştir:



:

Pil çalışırken elektrolit içeriğinde bir değişiklik olmaz Civa pilleri 1,35 V'luk bir doğru akım üretir
Kurşun asit pili
Kurşun asit pilleri sıralı altı adet hücre içerir ve otomobillerde kullanılırlar Bu tür pillerde her hücrenin anodu kurşundan yapılmıştır Katot kısmı da bir metal levha üzerine oturtulmuş kurşun dioksitten yapılmıştır Katot ve anot, elektrolit görevi yapan sülfürik asit çözeltisine daldırılmıştır
Kurşun asit pillerindeki yarı tepkimeler aşağıda gösterilmiştir:





Standart koşullarda, her hücre 2V'luk doğru akım üretebilir Böylece toplam 12 V'luk bir voltaj üretilmiş olur Civa ve çinko-karbon pillerinden farklı olarak, kurşun asit pilleri tekrar şarj edilebilirdirler Eğer pile dışarıdan bir voltaj uygulanırsa, toplam reaksiyonda ürünlerin elektrolizi olur (deşarj) Bunun sonucunda pilin çalışmasını sağlayan maddeler yenilenir
Katı hal Lityum pili
Katı hal pilinde, sulu bir elektrolit veya nemli elektrolit pastası yerine katı elektrolit kullanılır Bu pillere örnek olarak katı hal lityum pilleri verilebilir, ki burada katı haldeki bir lityum çubuk anot, bir lityum sülfür veya vanadyum oksit çubuk katot, ve iyonların geçişine izin verip elektronların geçişine izin vermeyen bir polimer de elektrolit vazifesi görür Bu pillerin avantajı, lityumun en yüksek negatif standart redüksiyon potansiyeline sahip olmasıdır Lityumun aynı zamanda bir hafif metal olması sayesinde de daha az kütleyle 1 mol elektron üretmek mümkün olur Bu piller yeniden doldurulabilen türden olmayıp 3 Volt gerilim altında doğru akım üretirler
Akışlı pil
Hemen hemen tüm pillerde elektrotlar ve elektrolit tek bir kap içerisindedir Akışlı pilde ise alışılagelmişin tersine, elektrolitin büyük kısmı (çözünmüş reaktifler de dahil olmak üzere) farklı kaplarda saklanırlar Elektrolitler, elektrotları bulunduran bir reaktör vasıtasıyla pompalanır Bu tür piller genellikle büyük ölçekli enerji depolamada kullanılırlar (kWh, hatta birkaç MWh gibi) Geliştirilmiş pek çok çeşidi arasında, ticari öneme sahip olanlar vanadyum redoks pili ve çinko bromür pilidir
Yakıt hücreleri

Ana madde: Yakıt hücresi

Fosil hücreleri güç santrallerinde elektrik ihtiyacını karşılamak için kullanılırFakat elektriğe dönüştürme işlemleri,yeterince etkili bir proses değildirEn etkili elektrik santralleri bile %40 oranında ,kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmektedir
Elektrik üretimini artırmak için ,bilim adamları ,elektrokimyasal metodlarla yanma reaksiyonlarının oluştuğu yakıt hücreleri geliştirmişlerdirBöylece ihtiyaç duyulan reaktantların tükedildikten sonra tekrar elde edilmesi sağlanmaktadır
Bunalrdan en önemli olanı oksijen-hidrojen yakıt pilleridirBu pillerde iki inert elektrod ve nikel veye nikel oksit'den oluşan delikli bir elektrod bir elektrolit çözeltisine (öreneğin kostik potas) yerleştirilmiştirAnod ve katod bölmelerinden de hidrojen ve oksijen gazı baloncuklar çıkartarak elektrolite karışır
Oksijen-hidrojen yakıt pili reaksiyonları aşağıda gösterilmiştir:





Toplam reaksiyon hidrojen yanmasına benzerdirYükseltgenme ve indirgenme anot ve katotda ayrı ayrı yer alırBu, hücrede standart indirgenme potansiyeli ölçen elektroda benzerElektrod hm moleküllerin bozunması için yüzey oluşturur hem de elektriksel yalıtkan olarak görev yaparBu işlemler elektron transferinden önce olduğundan dolayı elektrokatalizleme adını da alırPlatin, nikel, rodyum iyi elektrokatlistlerdir



Kaynak : Wikipedia