Kimya ve Elektrik → 4. Bölüm

Dersin Özellikleri:

• Seviye: Hiç Bilmeyenler İçin
• Gerekli Bilgiler:
  • Kimya ve Elektrik – III. Bölüm
• Öğretmen:
  • Muzaffer KAYA

Anlatılacak Başlıklar*:

• Galvanik Hücreler
• Lityum-İyon Pilleri
• Pillerin Ömrü ve “Çevrim Ömrü” Kavramı

* Konu anlatımı, örneklerle zenginleştirilmiştir.

• Galvanik bir hücrenin potansiyeli şunlara bağlıdır:
  • Elektrotların cinsi
  • Elektrolit çözeltilerin cinsi
  • Elektrolit çözeltilerin derişimi
  • Sıcaklık
  • Hücre tepkimesindeki metallerin aktiflikleri arasındaki fark arttıkça pil potansiyeli artar.

• Şunlar galvanik hücrenin derişimini etkilemez:
  • Metal elektrotun kütlesi, hacmi, temas yüzeyi…
  • Galvanik hücrenin büyüklüğü voltajını etkilemez fakat ömrünü uzatır.

Örnek:

Ni²⁺_(suda) + 2e^– → Ni_(k)      E_ind = -0,250V
Fe²⁺_(suda) + 2e^– → Fe_(k)      E_ind = -0,440V
Ag⁺_(suda) + e^– → Ag_(k)      E_ind = 0,79V

Yukarıda standart indirgenme potansiyelleri verilen elementler arasında Fe-Ag ve Ni-Ag galvanik pilleri oluşturulmaktadır.

Buna göre bu pillerin potansiyellerini (voltajlarını) hesaplayınız.

Örnek:

Cu-Ag pilinin potansiyeli 0,40V; Ni-Cu pilinin potansiyeli 0,55V olarak hesaplanmıştır.

Buna göre Ni-Ag galvanik pilinin potansiyelini hesaplayınız.

• Pil tepkimelerinde Li⁺ iyonları aktif rol alır.
• Tekrar şarj edilebilirler.
• Benzeri pillerden daha yüksek miktarda elektrik üretebilirler.
• Çevrecidirler, başlıca:
  • elektrikli otomobil, bisikletlerde
  • cep telefonu, dizüstü bilgisayarlarda kullanılır.
• Elektrolit olarak, elektriği iletebilen polimer yapıda bir katı kullanılır.
  • Bu madde, iyon geçişine izin verirken elektron geçişini engeller.

Anot: Li → Li⁺ + e^–
Katot: TiS₂ + e^– → TiS₂^1-

Pil: Li + TiS₂→ TiS₂^1- + Li⁺

• Piller için ömür kavramını ay veya yıl olarak tanımlamak yerine “çevrim ömrü” olarak ifade etmek daha doğrudur.
• Dolu bir pilin boşalıp tekrar dolmasına bir çevrim denir.
  • Şarj edilebilir pillerde 500-1500 çevrime ulaşılabilmektedir.
  • Pillerin tam boşalmadan sürekli şarj edilmesi yıpranmayı hızlandıran etkenlerden birisidir.
• Sıcaklıktaki artış, pillerde kendiliğinden ortaya çıkan şarj kaybı hızını artırır.
• Uzun süre şarj edilmeyen pil, zamanla “derin boşalma” durumuna ulaşarak artık şarj edilemez hâle gelir.

• Pillerin daha uzun süre ve verimli bir şekilde kullanılabilmesi için:
  • Öngörülen voltaj değerinin üzerindeki akımlar çekilmemelidir.
  • Kısa devrelere maruz bırakılmamalıdır.
  • Ani ve aşırı voltajla yüklenmemelidir.
  • Çok düşük veya yüksek sıcaklıklarda kullanılmamalıdır.
  • Üreticisi tarafından tavsiye edilen şarj cihazları ile şarj edilmelidir.
  • Darbelere, şoklara, titreşimlere maruz bırakılmamalıdır.
  • Uzun süre şarjda tutulmamalıdır.

1 kalem pil 1 ton toprağı kirletebilir.

Örnek:

Örnek: