Pil, kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bir elektronik aygıttır. Anot (- uç) ve katot (+ uç) olmak üzere iki adet terminali bulunur. Eksi olarak işaretlenmiş uç elektron kaynağıdır ve elektrik enerjisi kullanan bir cihaza bağlandığında elektronları sağlayan terminal olarak görev yapar.
Piller; boyutları, kimyaları, şarj edilip edilememez oluşları, kullanım alanları gibi özelliklerine göre kategorize edilirler. Şarj edilebilir ve edilemez piller yapıları gereği farklı kimyalara sahiptirler.
Pil Çeşitleri
Kullanıldıktan sonra işlevini yitiren (şarj edilmeyen) piller: Bu tür pillerde elektrik üretiminin pil içinde sebep olduğu kimyasal reaksiyonun ters yönde elektrik verildiğinde ters yönde kimyasal reaksiyon olarak gerçekleştirilmeye müsait olmadığı pillerdir.
o Çinko-karbon pil – Düşük maliyetli – az enerji gerektiren uygulamalar için. (cep fenerleri, radyolar, vs.)
o Çinko-klorid – Çinko–karbon pilden biraz daha uzun ömürlüdür.
o Alkalin pil – Alkaline/manganez “uzun ömürlü” pillerdir , daha fazla güç ihtiyacı gerektiren uygulamalarda da kullanılabilir. (radyolar, oyuncaklar, kameralar, vs.)
o Gümüş-oksit pil – Genelde işitme cihazlarında kullanılır.
o Lityum (Lithium) pil – Genelde dijital kameralarda kullanılır. Saat ve bilgisayar saatlerinde de kullanıldığı görülür.Çok uzun ömürlüdür, fakat pahalıdır.
o Cıva (Mercury) pil – Genelde dijital saatlerde kullanılır.
o Çinko-hava pil – Genel olarak işitme cihazlarında kullanılır.
o Isıl (Termal) pil – Yüksek sıcaklık depolar. Askeri uygulamalarda önem taşır.
Şarj edilebilen (tekrar kullanılabilen) piller: Bu tür pillerde elektrik üretiminin pil içinde sebep olduğu kimyasal reaksiyonun ters yönde elektrik verildiğinde ters yönde kimyasal reaksiyon olarak gerçekleştirilmeye müsait olanlardan seçildiği pillerdir.
o Kurşun-asit pil – Araçlar, alarm sistemleri ve kesintisiz güç ihtiyacı olan yerlerde kullanılır.
o Lityum-iyon pil – Oldukça yaygın olan türdür. Yüksek şarj yoğunluğu vardır. Dizüstü bilgisayar, cep telefonları, müzik çalarlar ve daha birçok taşınabilir elektronik cihazda kullanılır.
o 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)
o Sodyum-sülfür (NaS) pil
o Nikel-demir pil
o Nikel metal hidrit (Ni-MH) pil (telsiz telefonlar, dijital kameralar, vs.)
o 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.
o Sodyum-metal klorid pil
o Nikel–çinko pil
o Erimiş tuz pili Bu pilin avantajı elektriği üreten ve depolayan kısımlarının tuzlu sıvının hareket edebilmesiyle bibirinden bağımsız olabilmesidir.
Düğme Piller: Çapları yüksekliklerinden büyük olan pillerdir ve bunlar genellikle şarj edilemezler.
• Gümüş – oksit (kol saatleri, hesap makineleri, kameralar, vs.)
• Çinko – hava (işitme cihazları, vs.)
• Lityum (fotoğraf makineleri, kol saatleri, hafıza koruma devreleri, taşınabilir bilgisayarlar, vs.)
• Alkali – mangan (kol saatleri, işitme cihazları, minyatür el fenerleri, uzaktan kumanda aletleri, vs.)
Boyutlarına göre piller;
• AA ve AAA kalem piller,
• Daha fazla kapasite sunan ve yine kalem pil biçimini koruyan C ve D boy piller,
• 9V piller,
• 4.5V yassı piller (günümüzde popülerliğini yitirmişlerdir),
• CR2032, LR44 gibi saat pili olarak tabir edilen piller,
• Taşınabilir bilgisayarlar ve elektrikli otomobillerde tercih edilen 18650 lityum bataryalar
Kullanım alanlarına göre piller;
• Günlük elektronik cihazlarımızda AA/AAA kalem piller ve 9V piller
• Taşınabilir bilgisayarlarımızın bataryalarının içinde yer alan 18650 lityum hücreler,
• RTC devreleri (gerçek zamanlı saat) ve düşük güç tüketen uzaktan kumanda gibi cihazlarda kullanılan CR2032 gibi saat pilleri,
• Cep telefonları, RC araçlar ve dahili şarj edilebilir pile sahip elektronik cihazlarda kullanılan Li-Po ve Li-Ion hücreler
olarak pilleri görmekteyiz.
Pillerin Çevreye Etkileri
Pillerin içerisindeki kimyasal maddeler nedeniyle çevreye ve insana ciddi şekilde zarar verme potansiyeli vardır. Bu nedenle piller mutlaka pil geri dönüşüm kutularına atılmalı ve başka amaçlarla ve yöntemlerle kullanılmamalıdır. Piller geri dönüştürülmeli ve geri dönüşrme şirketleri veya merkezleri de pilleri doğru yöntemlerle geri dönüşümünü yapmalıdır. Eğer pil doğada bırakılırsa paslanma sonucu kimyasallarıdoğaya salabilir hatta patlayabilirler. Bu tehlikeleri ithalatını ve ihracatını da zorlaştırmıştır ve Rohs Belgesi sahibi şirketlerin sadece ithalat ve ihracat yapabilmeleri hakkında bir kanun da yürürlüğe girmiştir. Bu nedenle piller yararlı bir aygıt olabilirken aynı anda ciddi tehlikeleri de barındırabilirler. Tabi bu tehlikeler doğru yöntemlerle kullanılmaması durumunda ortaya çıkacaktır.
Atık Piller Neden ve Nasıl Geri Dönüştürülmeli?
Bataryalar ve piller, ağır metaller toksik kimyasallar içermektedir. Kullanılmış ve ömrünü tamamlamış pillerimizi çöpe atmamız durumunda toprağa ve suya bu tehlikeli maddelerin karışması ve kirlilik oluşturması söz konusu olabilir.
Bataryalar türlerine göre şu şekilde geri dönüşüme katılırlar:
• Kurşun-asit: Bu aküler parçalanarak kontrollü bir şekilde yapı taşlarına ayrılır. Yapılarında bulunan plastik, kurşun metali ve sülfürik asit tekrar kullanılacak şekilde geri dönüştürülmektedir. Plastik parçalar yıkanıp temizlenir, eritilir ve tekrardan şekil verilmeye uygun küçük parçalar haline dönüştürülür. Kurşun ise benzer şekilde tekrardan kullanılmak üzere fırınlarda eritilir ve içerilerinde yer alan diğer metal karışımlarından arındırılır. Son kalan bileşen olan sülfürik asit ise iki farklı şekilde değerlendirilebilir: Bunlardan bir yönteminde asitevlerimizde kullandığımız karbonat benzeri bir endüstriyel kimyasal ile nötrleştirilir ve suya dönüşür. Bu su, arıtma tesisleri ile tekrardan kullanılabilir hale getirilir. Diğer bir yöntem ise yine kimyasal bir madde aracılığıyla sülfürik asitin sodyum sülfata dönüştürülerek deterjan ve diğer temizlik ürünlerinde kullanılacak hammade haline getirilmesidir. Kurşun asit bataryalar, %98 oranında geri dönüştürülebilmektedir.
• Alkalin: Alkalin piller mekanik olarak parçalanır ve yapılarında yer alan maddelere ayrıştırılır. Alkalin piller çinko-manganaz konsantresi, çelik, kağıt, plastik ve pirinç gibi maddeler olarak ayrıştırılır ve %100 oranında geri dönüştürülürler.
• Lityum iyon: Bu tip piller de oda sıcaklığında ve oksijensiz bir ortamda kobalt ve lityum tuzları, paslanmaz çelik, bakır, aluminyum ve plastik olarak hammaddelerine ayrıştırılırlar. Lityum iyon piller %100 oranında geri dönüştürülebilmektedir.
• Nikel kadmiyum: Diğer pil çeşitleri gibi nikel kadmiyum pillerin de plastik parçaları metallerden ayrıştırılır ve yüksek sıcaklıklı metal ayrıştırma işlemi sonucunda batarya hammaddesinde bulunan tüm metaller (nikel, demir, manganaz ve krom) bir fırın içerisinde eritilerek ayrıştırılır ve tekrar kullanılabilmeleri için katılaştırılır. Çinko ve kadmiyum gibi düşük sıcaklıklarda eriyen metaller eritme işlemi esnasında ayrıştırılır. Plastik parçalar ise tekrar kullanılabilmektedir. Nikel kadmiyum bataryalar %100 oranında geri dönüştürülebilmektedir.
• Niket metal hidrit: Geri dönüşüm işleminden önce hücreleri birbirine bağlayan plastik parçalar ayrılır. Daha sonra hücreler, içlerindeki potasyum hidroksit elektrolitini ve nemi ortadan kaldıracak bir kurutma işlemine tabi tutulur. Kurutma işleminden sonra bu piller, paslanmaz çelik ve alaşım üretimi sanayisinde kullanılabilecek ham madeye dönüşmüş olur. Diğer metaller ve plastik başka ürünlerde kullanılmak üzere değerlendirilir. Nikel metal hidrit piller %100 oranında geri dönüştürülebilmektedir.