Piller Ve Akümulatörler / Piller Ve Akümulatörler Hakkında...

Piller kimyasal enerjiden elektrik enerjisi üreten düzeneklerdir
Günlük hayatta çok kullandığımız pillerin en büyük avantajı elektrik
enerjisini taşınır kılmasıdır
Çeşitli metaller kimyasal reaksiyonlar sırasında elektron verirler,*
buna yükseltgenme adı verilirÇesitli metaller de bunun tersi olarak*
elektron alırlar buna da indirgenme adı verilir
Bu* reaksiyonlar sırasında ;her metalin elektron verirken veya*
alırken, yarı pil potansiyeli adını verdiğimiz, verilen veya alınan*
elektronların karşılığı olan bir elektrik potansiyeli mevcuttur
Bir pili oluşturan iki metalin yarı pil potansiyelinin cebirsel*
toplamı o pilin ürettiği voltaja eşittir
Yükseltgenmenin olduğu elektrot AnotdurAnoda gelen iyon da*
Anyondur,o halde Anyon negatif yüklü iyondurBunun tersi*
Katot ve Katyon olarak adlandırılır
İlk zamanlarda piller tek defa kullanılabiliyordu ve tekrar*
kullanılabilen elektrik kaynağı olarak akümülatörler bulunmuştu
Zamanımızda pek çok çeşit pil, birden çok kullanılabilme, yani*
tekrar şarj edilebilme özelliğine sahiptir
Akümülatörlerde cell başına* 2 volt gerilim elde edilir
Anot Kahverengi Kurşun oksit Katot ise sülfürik aside*
daldırılmış gözenekli kurşundan yapılmıştır

Piller şu şekilde sınıflanabilir:

1-) Atom pili
2-) Yakıt* pili
3-) Güneş pili
4-) Kuru pil
5-) Sıvı piller
6-) Gazlı piller

Atom pili uranyum ve grafit bloklardan oluşan ve nükleer enerjiden*
elektrik enerjisi elde etmeye yarayan pillerdir
Yakıt pili dışarıda ki yakıttan örneğin: hidrojen ve oksijen gibi,*
elektrik enerjisi elde etmeye yarayan düzeneklerdir
Güneş pilleri veya fotopiller amorf silisyum kristallerinden elde*
edilen P- N* kavşaklı bir yarıiletken yapıdırTakriben açık güneşli
havada desimetrekare de 1 watt enerji* verebilir
Pil İlk kez 1800 yılında Alessandro Volta tarafından yapılmıştır
Bu pil yuvarlak çuha veya karton parçaları ile birbirinden ayrılmış*
bakır ve çinko disklerinin asitli suya batırılması ile oluşmuştu*
Bu tip pillerde*

Volta pili

zamanla pozitif elektrot üzerinde* hidrojen kabarcıkları oluştuğu*
ve EMK de azalma olduğu ortaya kondu,buna* elektrot un*
kutuplanması denir,bunu azaltmak için çesitli oksitleyiciler*
kullanmak gerekir Bu iş için kullanılan yükseltgen maddeler*
arasında;
Kromik asit,Potasyum bikromat, Nitrik asit gibi sıvılar ve kurşun*
dioksit,manganez dioksit gibi katılar vardır
1842 de Poggendorf daha sonra Grenet,Ducretet ve Trouve*
potasyum bikromatlı pili yaptılar ve bu piller 2 volt ve yüksek*
akım vermekteydiBu* kutuplanmayan bir sıvı pildi
Lechlanche pili bir kuru pildir Bu pilde elektrot olarak Çinko*
ve Karbon kullanılır
Lechlanche pilini Fery geliştirdi ve kendi adı ile anılan pili yaptı
Eskiden cep fenerlerinde kullanılan* akıp cihazları berbat eden*
piller bu pillerdir…
Lechlanche pilinde amonyum klorür jel haline getirilmiştir**
çinkoyu sararKarbon etrafında bir gözenekli kılıf içinde karbon*
ve manganez dioksit bulunurTepe ziftlenir Burada reaksiyon*
sonucu Amonyak ve hidrojen iyonu oluşur*

Lechlanche pili

Yukarıda görülen Lechlanche pilinde turuncu renk karbon*
etrafınna sarılı olan manganez dioksitYeşil renk çinko katot,
aradaki gri renk ise manganez dioksit ile çinko arasında bulunan*
jel Amonyum klorürdür
Kuru pillerde kutuplaşmayı önlemek için genel olarak kullanılan*
Manganez dioksittir
Bunsen pilinde bu maksatla* nitrik asit kullanılır*
Alman Fiziko-kimyacısı olan Robert Wilhelm Bunsen (1821 – 1899 )*
1843 de bu pili yapmıştır
Sıvı kutuplanmaz pillerin ilk örneği Daniell pilidir Daniel pilinde*
Bakır ve Çinko* elektrot olarak kullanılır108 volt elektrik gerilimi*
üretirler her elektrot kendi tuzlarının* çözeltisine batırılmıştır ve arada*
gözenekli bölme ile birbirlerinden ayrılırlarburada Çinko çözünür,
Bakır ise çökerDaniell pili bir sıvı pildir Sıvı pillerde elektrolit sıvıdır
Daniel pili de böyledir, keza Akümülatörlerdede elektrolit sıvı Sülfürik*
asittir
Derişim pilleri de kutuplanmaz pillerdendir,burada aynı metalden*
yapılmış iki elektrot,bu metalin iki farklı tuzu içine konurLatimer
Clark ve Weston pili* böyledirBu piller ölçek pil olarak adlandırılır
ve pillerin iç direnci ve EMK ölçümünde referans alınırlar
Basınç altındaki gaz içinde olan piller gazlı pil olarak adlandırılır*
Sir William Robert Grove İngiliz fizikçisidir Aslında Bir hukukçudur*
ve amatör olarak fizikle uğraşmaktadır1839 da elektrotları*
odunkömüründen olan gazlı pili yapmıştırGaugain ve Zeuger*
pilleri de gazlı pillerdendir
Pillerin tipleri ve tarihçesini kısaca bu şekilde özetledikten sonra,
esas konumuz olan gündelik hayatta kullandığımız pilleri inceliyelim
Günlük hayatta kullandığımız kuru piller, çeşitli boylarda ve*
güçlerde imal edilirlerPillerin üretiği voltaj üzerlerinde yazılıdır
Pillerin eskimesi halinde bu voltaj değerinde düşme meydana gelir,
buna bayat pil derizNormalde kullanılmış bir pilde bile çekilen akım,
pilin verebileceği akımdan fazla değilse voltaj düşmesi meydana*
gelmez, bu* şu demektirbiz bir pilin taze mi eski mi olduğunu*
yalnız voltajı ölçerek bulamayabiliriz

Gündelik kullanımda ki piller iki tiptir:

1-) Tekrar şarj edilebilen piller
2-) Tekrar şarj edilemeyen piller
Şarj edilebilen piller :
1-) Nikel Kadmiyum piller
2-) Nikel Metal Hidrit piller
3-) Lityum İon piller

Şarj edilemeyen piller :

1-) Muhtelif alkalen piller
2-) Gümüş oksit piller
3-) Çinko - Karbon pilleri
4-) Civalı piller

Nikel Kadmiyum Piller:

Adından da anlaşilacağı gibi nikel ve kadmiyum dan yapılmış*
pillerdir Bu piller hafızalı piller olarak ta adlandırılır*
Şarjlı halde 144 volt maksimum voltaja sahiptir
Boş halde 12 voltta tutulmalıdırBu pillerin verimli kullanılması
için 11 volt pil geriliminde mutlaka tekrar şarj edilmeleri gerekir
Bunun için özel düzenekler mevcuttur Bu pillerin güç eğrisi birden
azalır ve kullanım süresi sonunda güç birden düşer
Tüm pillerin üzerinde mevcut olan pilin akım gücünü gösteren bir*
rakam mevcuttur bu mAmper / saat olarak ifade edilir
Bir pilin üzerinde 800* mA /h yazıyorsa bu şu demektir:*
Bu pil 800 mA akımı ancak bir saat akıtabilir Eğer bu pilden*
devamlı olarak 100 mA akım çekiyorsanız o zaman bu pil size*
8 saat hizmet edecektir
Nikel kadmiyum piller akım şarjına tabidirler şarj voltajları*
1000 volta kadar çıkabilir Ni-Cad piller üzerlerinde yazılı olan**
mA/saat değeri ne ise o değerin onda biri kadar bir akım*
ile 14 saat şarj edilirler

Örneğin üzerinde 750 mA/saat yazan bir pili 75 mA ile 14 saatte*
şarj edebilirizAma çoğu zaman hızlı şarj devreleri ile çabuk şarj*
gerekli olurBu durum pilin ömrünü kısaltır ve genellikle pilleri*
1 saatte sarj edecek kadar akım basılır Bu durumda 400 - 1000 mA*
gibi yüksek bir şarj akımı uygulanırBir Nikel Kadmiyum pilin şarj*
olduğunu, sıcaklığının artmasından da anlayabiliriz; çünkü bu,
durumda reversible kimyasal reaksiyon bitmiş verilen enerji ısı*
enerjisine dönüşmekte demektir
Pek çok cihazda ,özellikle elektrikli traş makinalarında*
kullanılan 220 V kondansatör devreli* akım regülatörleri*
çok başarılıdır lakin pillerin yerlerine yerleştirilmesi sırasında*
çarpılmamakta fayda vardır
Bu tip pilleri şarj etmek için yapılacak şarj cihazının voltajını yüksek*
tutmak ve akım regülasyonu yapmak gerekir*
Pratikte kullanılabileceğiniz çok basit iki şarj cihazı devresi*
veriyorum 220 volt devresinde dikkat etmeniz gereken, pilleri*
taktıktan sonra anahtarı açmak olmalıdır Veya bu voltajı*
transformatörle 70 - 80 volta düşürüp bu voltajda kondansatörün*
reaktansını bulup ona göre geçen akımı hesap etmelisiniz*
Bu şekilde çarpılma riskini minimuma indirmiş olursunuz
İkinci devrede çok kullanılan bir voltaj regülatörü olan* 'LM 317'*
akım regülatörü olarak kullanılmaktadır Bu amaçla L200 de*
kullanılabilir LM317'li devrenin tek dezavantajı maksimum 100 mA*
akım basabilmesidir
Yani bu devre ile ancak 1000 mA /saat gücündeki pilleri 14 saatte*
şarj edebiliriz
Fakat L200 ile iyi soğutulursa 1000 mA akım alınabilir
220 volt şehir cerayanı ile çalışan* şarj devresinde* istediğiniz*
şarj akımını kendiniz hesaplayabilirsiniz Biz burada 1200 mA / saat*
kapasiteli kalem piller için bir şarj devresi planladık ve bu pillerin*
120 mA şarj akımı ile 14 saatte dolacağını hatırladık Bağlanan*
kondansatörün alternatif akıma göstermesi gereken direnç 400 mA için:
V = İ x R den***** 220 = 04 A x R* olur
R = 220 / 04* = 550**** Ohm olur
Kapasitif reaktans** Xc = 1 / w C** dir
550 Ohm luk dirence eşit kapasitif reaktans:*** Xc =550 = 1 / C x w* olur
w değerinin* 2p f* ‘ e eşit olduğunu biliyoruz o halde:**
C = 1 /550 x 2x314x50 olur
C= 1/172700 = 57 mikrofarad* olur
Bu değerde tek bir kondansatör bulmak mümkün olmadığı için*
birden çok kondansatörü paralel olarak bağlayabiliriz Dikkat*
edilecek bir husus da bu kondansatörün elektrolitik tip kondansatör*
olmamasıdır Piyasada non polar yüksek kapasitede kondansatör*
pek bulunmaz o nedenle, bulunabilen 15 mikrofaradlık*
kondansatörler paralel olarak bağlanabilir
Kondansatörler en az 400 volt gerilime dayanmalıdır,
630 V gerilime dayanan kondansatörler tercih edilmelidir
Nikel - Kadmiyum pillerin şarjında değişik teknikler kullanılır,
bunlar pilin ömrünü uzatmak için yapılan işlemlerdir Pil yarı*
boşalmış halde iken şarj edilmez, aksi halde pil hafızasında*
tuttuğu bu noktadan ileriye doğru şarj olur bu da kapasitesini*
düşürür Bu tip piller önce boşaltılır, sonra şarj edilir*
Tricle şarj tekniği denen bir teknik de gelişmiş şarj cihazlarında*
mevcuttur Bu teknikte düşük akım* kullanılır

Nikel Metal Hidrit Piller:

Nikel Kadmiyum pillerden sonra piyasaya çıkan bir pildir*
Ni - Kad Pillere göre daha yüksek kapasiteye sahiptir*
Şarj edilmeleri hemen hemen Ni-Kad Piller gibidir Her iki pilin*
de bir iç dirençi vardır, bu direnç Ni - Kad Pillerde daha yüksektir,
bu nedenle kullanılmadığında bu piller kendi içinden bir akım*
akıtır ve boşalırlar, bu olay NiMH pillerde daha çabuk olur ve*
daha kısa sürede boşalırlar

Lityum İon Piller : Diğer şarj edilebilen pillere göre daha*
yüksek kapasiteleri olan pillerdir Hafif piller olup, kendi kendine*
boşalmaları yavaştır, memory effect ‘i yoktur deşarj güç eğrisi*
lineerdir ve sizi birden biterek yolda bırakmaz Şarj edilmeleri*
biraz daha güçtür, fakat bir yandan kullanılır bir yandan da şarj
edilebilirler Hem voltaj hem de akım regülasyonu ile şarj edilirler


Aşağıda şehir cereyanı ile çalışan bir şarj devresi görülmektedir

Devre 120 mA akım verecek şekilde düzenlenmiştir Bu durumda
C1 kondansatörü 6 mikrofarad civarında olmalıdır Burada R1*
direnci 22 Ohm ve 2 W gücünde olmalıdır C2 kondansatörü*
elektrolitiktir 100 mf 12 Vdur ve kutuplarına dikkat edilmelidir
Çıkış ucu elektrolitik kondansatörün negatif ucu olur ve buradan*
pozitif çıkış alınır Akım çekilmesi sırasında direnç üzerinde oluşan*
voltaj yaklaşık 25 V kadar olup bir LED‘in ışıması için yeterlidir



* 220 Volt Şehir cereyanlı şarj devresi ( 120 mA)


Aşağıda LM317 ile yapılmış bir akım şarj kaynağı devresi*
verilmektedirBu devrede R1 direnç değeri* 12 ile 240 ohm*
arası bir değerde olabilirÇıkış akımı 12 / R ohm = amper olarak
hesaplanır bundan dolayı da bu devre ancak* 5 ile 100 mA arasında*
kullanılabilirÇıkış voltajı giriş voltajından 125 volt düşüktür
LM317* girişine 37 volta kadar gerilim uygulanabilir

Bir akü şarj ünitesi ( TA2FR arşivinden )

Bu devrede 5 wattlık bir trafodan elde edilen 24 voltluk gerilim*
Bir köGoogle Page Rankingü diyot girişine uygulanırLM317 nin üç bacağı vardır,
elemana önden bakıldığında bu bacaklar sırası ile soldan sağa*
doğru ayar çıkış,giriş dirC1 kondansatörü 2200 mikrofarad 50 V'dur
R1 direnci 3 W dır
Aşağıda Daha yüksek akım verebilen L200 ile
yapılmış bir akım regülatörü görülmektedir, ayarlı direnç telli ve*
5 W gücünde bulunabilirse devre ayarlı bir akım kaynağı olarak*
kullanılabilir
L200 Maksimum çıkış akımı 2 A olan ve çıkış voltajı 285 ile 36 volt*
arasında olabilen* 5 bacaklı bir entegre devredir To 220 kılıfı içindedir


Akümülatörler:

İlk kez Sir william Grove’un tasarladığı platin elektrotlu pil ile ortaya*
çıkan doldurulabilir pil yapımını* Gaston Plante başardı
Kurşun Kurşun oksit li
Nikel Kadmiyum lu
Nikel Demir li
Gümüş Çinkolu
Olmak üzere değişik tip akümülatör ler mevcuttur En çok kullanılan*
Kurşunlu akümülatörlerde, elektrotlar kurşundur Seyreltik sülfürik
asit de elektrolit olarak kullanılır
Akümülatörler voltaj kaynağı ile şarj edilirler normal şarj için*
kapasitesinin 1 /10 u kadar akım verilir ve 24 saat süresince
şarj olur
Otomobillerde kullanılan akümülatörler 45 ve 60 Ah kapasitesindedirler
Yani bu akümülatör kullanılma süresi ile verdiği akım çarpımı 60'a eşittir
Yani 10 amper çekiliyorsa 6 saat akım verebilir
Dolu bir Akümülatör maksimum voltajı 145 volttur Akümülatörler*
üzerinde ayrıca maksimum akım değeri de yazar bu çok yüksek*
bir akım değeridirBir Akümülatör* 250 Ampere kadar bir akımı*
akıtabilir