Pil

Pil, kimyasal enerjinin depolanabilmesi ve elektriksel bir forma dönüştürülebilmesi için kullanılan bir aygıttır. Piller, bir veya daha fazla elektrokimyasal hücre, yakıt hücreleri veya akış hücreleri gibi, elektrokimyasal aygıtlardan oluşur.

Bilinen en eski insan yapısı piller, Bağdat Pilleridir. M.Ö. 250 ve M.S. 640 yılları arasında yapıldığı tahmin edilmektedir. Pillerin gelişimi, 1800 yılında İtalyan fizikçi Alessandro Volta tarafından geliştirilen Voltaik (Voltaic) pil ile başlamıştır. Dünya çapında pil endüstrisi (2005 yılı yaklaşık değeri) 48 milyar A.B.D doları ciroya sahiptir.

Günümüzde kullanılan en önemli araçlardan biri olan pil, 1800 yılında tesadüf sonucu bulunmuştur.Elektriğe ilişkin bilgiler, M.Ö. 6. yüzyıl yıllarına kadar gitmekle birlikte bilimsel olarak ilk defa 17. yüzyılda ele alınmıştır. Ancak 19. yüzyıla kadar bilinen elektrik türü, bir kumaşa sürterek elde edilen ya da yıldırım elektriği olarak bilinen statik elektriktir. 19. yüzyılda buna elektrik akımı eklenmiş ve sürekli elektrik akımını mümkün kılan pil icat edilmiştir. Elektriğin bu dalındaki çalışmaları başlatan kişi, ünlü kurbağa deneyi ile tanınan Luigi Galvani (1737–1798)’dir.

1780 yılında yaptığı deneylerin sonuçlarını 1791’de açıklayan Galvani, "hayvansal elektrik" teorisini ortaya attı. Bu teorisini, rastlantı sonucu ölü bir kurbağanın bacağındaki sinirlerin neşter ile kesildiğinde kasıldığını gözleyerek oluşturmuştu. Buna göre, canlıları oluşturan hücreler elektrik içermekteydi.

1793'de Galvani'nin deneylerine devam eden Alessandro Volta (1745–1827) kurbağa bacağı kasılmalarının farklı iki metalden kaynaklandığını bulur. Bacağın uyarılması, birbirine benzemeyen iki farklı metalden ve hücrelerin sıvı içermesinden kaynaklanıyordu. O hâlde elektrik elde edebilmek için iki farklı metale ve sıvıya ihtiyaç olmalıydı. Bundan yararlanarak bakır ve çinko madenleri alarak aralarına tuzlu suya batırılmış süngerler yerleştiren Volta, elektrik akımını elde etmeyi başardı. Böylece Volta Pili adı verilen pili buldu (1800).

Böylece Volta, Galvani'nin biyolojik deneylerinin sonucu olan Hayvansal Elektrik Teorisi’ni ortadan kaldırdı. Galvani’nin deneyleri bilim tarihinin en ilginç olaylarından birisidir. Galvani ve Volta arkadaştılar ve Galvani asla Volta’ya kuramını ortadan kaldırdığı için kin duymadı. Volta da Galvani’nin deneylerinin güzel ve şaşırtıcı deneyler olduğunu yazmaktaydı. Çalışmalarından ötürü Napolyon onu ödüllendirdi ve Avusturya İmparatoru, onu Padua Üniversitesinde Felsefe Fakültesi Başkanlığına getirdi. Ölümünden 54 yıl sonra 1881’de Volt adı, elektrik gücü birimi olarak onun anısına ithafen kullanılmaya başlandı.
Genel olarak piller, kullanıldıktan sonra atılan (Non-rechargeable) ve tekrar şarj edilebilen (Rechargeable) piller olarak ikiye ayrılır.

Kullanıldıktan sonra atılan (şarj edilmeyen) piller:
Çinko-karbon pil - Düşük maliyetli - az enerji gerektiren uygulamalar için.
Çinko-klorid – Çinko–karbon pilden biraz daha uzun ömürlüdür.
Alkalin pil - Alkaline/manganez "uzun ömürlü" pillerdir , daha fazla güç ihtiyacı gerekriren uygulamalarda da kullanılabilir.
Gümüş-oksit pil – Genelde işitme cihazlarında kullanılır.
Lityum (Lithium) pil – Genelde dijital kameralarda kullanılır. Saat ve bilgisayar saatlerinde de kullanıldığı görülür.Çok uzun ömürlüdür, fakat pahalıdır.
Civa (Mercury) pil – Genelde dijital saatlerde kullanılır.
Çinko-hava pil – Genel olarak işitme cihazlarında kullanılır.
Isıl (Termal) pil – Yüksek sıcaklık depolar. Askeri uygulamalarda önem taşır.

Şarj edilebilen (tekrar kullanılabilen) piller:
Kurşun-asit pil – Araçlar, alarm sistemleri ve kesintisiz güç ihtiyacı olan yerlerde kullanılır.
Lityum-iyon pil – Oldukça yaygın olan türdür. Yüksek şarj yoğunluğu vardır. Dizüstü bilgisayar, cep telefonları, müzik çalarlar ve daha birçok taşınabilir dijital cihazda kullanılır.
Lityum-iyon polimer pil – Lityum iyon pilin temel karakteristiklerini taşır, farkı daha az şarj yoğunluğu olmasıdır. Bu pilin kimyası üreticinin ihtiyacına göre kullanım yeri avantajı yaratabilmesidir. (Örneğin; ultra –ince pil)
Sodyum-sülfür (NaS) pil
Nikel-demir pil
Nikel metal hidrit (Ni-MH) pil
Nikel-kadmiyum pil - Li-Ion ve Ni-MH pil tiplerinin tüm uygulamalarında kullanılabilir. Bu pil, uzun şarj adedine sahiptir (1500 defanın üzerinde). Fakat diğer tiplere göre daha az enerji yoğunluğuna sahiptir. Ni-Cd piller eski teknolojide kullanılmakta olup, hafıza sorunlarına yol açmalarından dolayı yerini modern pillere bırakmaktadır. Ayrıca içerdiği kadmiyum dolayısı ile kullanımı sınırlandırılmaktadır.
Sodyum-metal klorid pil
Nikel–çinko pil
Erimiş tuz pili

Pillerin bir araya gelerek oluşturdukları pil gruplarına "Batarya" denmektedir. 1960'lardan önceki lambalı radyo alıcılarında yaygın olarak kullanılmakta idi. Günümüzde ise taşınabilir bilgisayarda yaygın olarak bataryalar kullanılır. Cep telefonlarında ise, yeni çıktıklarında 3 hücreli bataryalar kullanılmakta idi. Ancak şu anda neredeyse tüm telefon modellerinde tek hücreli Lityum iyon piller kullanılıyorsa da, alışkanlık sebebi ile bunlar da hatalı olarak "batarya" diye adlandırılmaktadır.